Komponen Hardware Programmable Logic Controllerpersonal.its.ac.id/files/material/2827-jos-ee-Modul...

1Pelatihan PLC Dasar - 02

Control Systems Service CenterJurusan Teknik Elektro ITS

Komponen HardwareProgrammable Logic Controller

Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng.Jurusan Teknik Elektro ITS

Telp. 5947302 Fax.5931237Email: [email protected]


Objektif:CPUPerangkat PemrogramanMemoriPower SupplySistem Input OutputUkuran PLCPemilihan PLCBahasa Pemrograman dan Tipe DataMerek-merek PLC


Tiga Fungsi Utama PLC

proses (menjalankan instruksi logic program),memori (menyimpan hasil proses),input/output (menerima data dari luar dan mengeluarkan hasil proses).


Hardware Penyusun PLC

• CPU• Perangkat Pemrograman• Memori• Power Supply• Sistem Input Output• Komunikasi dan Ekspansi


Bagian-bagian CPU

CPU terdiri dari tiga komponen utama:ProcessorMemory Power Supply


Kecerdasan PLC ditentukan oleh tipe prosesor (mikroprosesor) yang digunakan. Prosesor ini bertugas untuk memerintah dan mengontrol kegiatan-kegiatan di seluruh sistem (melakukan semua pengerjaan matematika, penanganan data, dan diagnostik).

Kecerdasan PLC


Prinsip Kerja PLCPLC terdiri dari dua bagian pokok:

CPU (Processor)Perangkat unit I/O.


Interaksi Fungsional PLC


Hubungan PLC dg Peralatan I/O


CPU Sysmac C200H

Ada dua tipe:• C200H-CPU01-E

tegangan AC 100/240 Volt

• C200H-CPU031-E tegangan DC 24 Volt

Power fuseIndicators

OMRONSYSMAC C200H

Memory unitconnector

Detachableterminal block

Peripheraldevice mountingh l

Programmingconsoleconnectors


Rak Ekspansi PLC Modular

Bentuk PLC modular terdiri dari modul CPU dan modul I/O (merupakan bagian yang terpisah-pisah).


Macam Modul PLC

Modul-modul pada PLC ini ditempatkan pada suatu perangkat mirip board PC yang dinamakan backplane. Modul-modul itu a.l.:

Analog Input Analog OutputDigital InputDigital OutputKomunikasi dan Ekspansi


PLC CompactPLC ini menggunakan sistem rak (CPU dan I/O jadi satu kesatuan), dengan kapasitas memori yang terbatas.


• Dimensi 4,72”x 3,15” x 1,57”• Jumlah titik I/O 16 titik• Saluran komunikasi RS-232

PLC Mikro: MicroLogix 1000


Proses yang secara alami dilakukan PLC, yaitu proses untuk membaca semua perangkat input lapangan dan melakukan control program yang menurut logic yang telah terprogram, mematikan dan menyalakan perangkat lapangan.Waktu yang dibutuhkan sekali proses scan dinamakan scan time.

Processor Scan


♦ Memeriksa kondisi semua input baik yang benar maupun yang salah di dalam lokasi yang disebut I/O image table.

♦ Membaca instruksi dan data dari semua bagian memori dan menjalankan pekerjaan berdasarkan instruksi-instruksi tersebut.

♦ Melakukan diagnosa internal.♦ Mengirim dan menerima informasi dari

perangkat pemrograman.♦ Mengatur semua output agar sesuai dengan

informasi terbaru.

Proses Scan Time


Perangkat ini digunakan untuk memasukkan algoritma kontrol (program) ke dalam PLC. Perangkatnya dapat berupa Personal Computer atau tipe Handheld

Perangkat Pemrograman PLC


Perangkat FIT ini bentuknya mirip dengan komputer laptop.

Factory Inteligent Terminal (FIT)


Dibutuhkan perangkat lunak sebagai pelengkap pemrogramannya. Misal: CX Programming pada PLC Omron, STEP 7 dan WinCC pada PLC Siemens, RS Logic pada PLC Allen Bradley, dan GX Developerpada PLC Mitsubishi

Perangkat Pemrograman dg PC


Untuk PLC SYSMAC C200H terdapat dua alternatif programming console, yaitu yang langsung menempel pada CPU, dan yang dihubungkan dengan kabel.

Perangkat Pemrograman C200H


Sistem memori PLC dibagi berdasarkan tugas yang diberikan: ♦Executive Memory adalah lokasi memori untuk menyimpan

kumpulan program secara permanen yang merupakan instruksi software, yaitu relay instruction, block transfer, danmath instruction. Lokasi memori ini tidak tersedia bagi pemakai tetapi memori ini yang menjalankan sistem

♦Application Memory adalah lokasi memori untuk menyimpan kumpulan user program (program pemakai), yaitu area yang menyimpan ladder diagrams, timers, dan data-data yang telah dimasukkan.

Tugas Memori PLC


ROM (Read Only Memory)• ROM di rancang untuk menyimpan secara permanen yang telah fixed. Isinya

masih bisa di uji dan dibaca tetapi tidak bisa di ubah, ROM tidak memerlukan back up power untuk menjaga memorinya. Executive program biasanya disimpan di ROM.

RAM (Random Access Memory)• RAM dikenal sebagai read write memori dan dirancang supaya informasi

dapat ditulis dan dibaca dari lokasi manapun. Ada 2 jenis RAM, Volatile dan Nonvolatile. Volatile memerlukan battery back-up kalau power hilang sedangkan nonvoltile RAM akan menjaga programmnya meskipun powerhilang.

Tipe Memori PLC (1)


PROM (Programmable Read Only Memory)• Memori ini biasanya digunakan untuk program yang diyakini benar untuk

sistem kontrol dengan PLC. Jika dibutuhkan perubahan algoritma pada sistem kontrol tersebut, maka PROM harus diganti (diupload) dengan program baru. PROM bisa dipergunakan sebagai backup permanen user program.

EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)• Memori ini mirip PROM, tetapi masih dapat dihapus dengan dengan

membuka jendela di bagian atas IC dengan disinari UV selama beberapa menit. EPROM bisa dipertimbangkan sebagai alat penyimpanan semi permanen sehingga akan menyimpan sebuah program secara permanen sampai dirasakan perlu adanya perubahan.

Tipe Memori PLC (2)


EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)• Memori ini mirip EPROM, tetapi cara penghapusannya lebih fleksibel. Cara

penghapusan pogram dengan memberikan tegangan kedua kaki-kaki (pin-pin) memori untuk proses ‘burning’. Hal ini berarti bahwa tipe memori ini bisa dipakai berulang.

Tipe Memori PLC (3)


Program Memori PLC File 0

SistemMemuat passwords, nama Processor serta nama file

File 1

Sequential function ChartsTidak menyimpan diagram tangga atau daftar apapun

File 2

Menyimpan diagram tangga utama

File 3 sampai ???

Menyimpan langkah-langkah SFC dan transisiSubroutines

Fault routinesI/O Configurations

dan lebih banyak lagiUmumnya mencapai 64k Words tergantung pada processor yang

dipakai

Pembagian Program Memori PLC Allen Braley 5


Data Memori PLC

Pembagian Data Memori PLC Allen Braley 5

File Type

0output image table

Iinput image table

Sstatus file

B3bit file

T4timer file

C5counter file

R6control file

N7integer file

F8floating point file

file 9 to 999file-file ini bisa dimanfaatkan pada saat diperlukan


Alamat Tabel Data

X = jenis file :B = bitC = counterF = floating I = inputO = outputR = control S = status T = timer A = ASCII D = BCD (hanya display)

f = angka file: = bagian akhir dari delimiter filee = angka elemen (angka rack)s = sub elemen (angka kelompok)/ = delimiter setelah bit tertentu

ditulisb = angka bit (angka bit dari address

words

Format umum alamat data tabel perlu menunjukkan jenis file, angka file, nomer rak, kelompok yang terdapat di dalam rak dan angka bit.

Xf : es/b


Perangkat ini merupakan bagian dari PLC yang berinteraksi dengan lingkungan luar. Perangkat ini terdiri dari perantara elektronik yang menyediakan fungsi pengkondisi sinyal dan fungsi isolasi. Ini memungkinkan PLC dihubungkan langsung ke aktuator proses dan sensor tanpa memerlukan rangkaian perantara.

Perangkat Input dan Output


Perangkat Input dan Output ini secara garis besar terdiri dari:• Perangkat Digital Input (DI)• Perangkat Digital Output (DO)• Perangkat Analog Input (AI)• Perangkat Analog Output (AO)• Perangkat untuk Komunikasi (serial)

Macam Perangkat I/O


Perangkat hanya menghasilkan kondisi binerdengan pengolah sinyal berupa :– Contact Output :

• Komponen untuk mengeluarkan sinyal adalah relay.• Umumnya untuk beban arus yang relatif besar.• Supply beban bisa AC/DC.• Kecepatan respon rendah.• Ada contact bounch, menyebabkan ada noise.

Komponen Digital Output (contact)


– Solid State Output (SSR)• Komponen yang digunakan solid-state• Beban AC: outputnya menggunakan SCR. Respons lebih

cepat dari contact output, dan lebih rendah dari transistor output.

• Beban DC: outputnya menggunakan Transistor. Respons sangat cepat untuk beban arus kecil. Frekwensi kerja cukup tinggi.

Komponen Digital Output (SSR)


Sinyal output pada beban DC dapat berupa :– Output Tegangan: memberikan sinyal tegangan sebagai

output dan tahanan beban harus cukup tinggi dengan konsumsi arusnya kecil.

– Output Arus: mengolah sinyal arus (source/sink). Beban yang bekerja pada I/O-nya ada:

• current source (PNP) : arus diberikan kebeban, beban dihubungkan keterminal output dan negatip catudaya.

• current sink (NPN) : arus ditarik dari beban, beban dihubungkan keterminal positip catudaya dan terminal output.

Komponen Digital I/O (SSR-beban DC)


Jumlah titik I/O yang ada pada model ini tidak terlalu banyak, perangkat I/O yang ada biasanya:• Digital Input (DI) → maks. 16 titik• Digital Output (DO) → maks. 16 titik• Perangkat untuk Komunikasi (serial RS232)

I/O PLC Model Compact


PLC buatan OMRON dari kelas SYSMAC seri C nomer CPM1A-10CDR.

• Digital Input (DI) → 6 titik• Digital Output (DO) → 4 titik• Ditambah CIF01 bisa

komunikasi melalui serial RS232

Contoh I/O pada OMRON CPM1


Jumlah titik I/O yang terpasang ada pada model ini tergantung dari jumlah titik I/O sistem kontrol. Secara umum dalam satu backplane, biasanya mampu dipasang:• 1-5 modul Digital• 1-3 modul Analog• 1-4 modul Spesial (bisa analog,digital atau serial)

Jika masih kurang bisa ditambahkan modul ekspansi.

I/O PLC Model Modular


Modul ini dapat digunakan untuk dua macam sinyal, AC dan/atau DC. Kisaran tegangan yang mampu diolah:• 24 Volt AC/DC• 48 Volt AC/DC• 120 Volt AC/DC• 230 Volt AC/DC• TTL level• 5 - 50 Volt DC (sink/source)

Modul Digital Input


Modul ini secara umum dilindungi oleh bagian isolator terhadap level tegangan yang tidak diinginkan.

Blok Rangkaian AC/DC Input


Modul digunakan hanya untuk sinyal tegangan DC (searah), terutama model dengan komponen solid-state(SCR, transistor) jika dihubungkan dengan peralatan luar (sink/source).Jika modul ini memberikan arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current source.Jika modul ini menerima arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current sink.

Modul DC Input


♦ Arus dari peralatan luar (mis. sensor) masuk ke modul DC input. Bagi peralatan luar berfungsi sebagai source, sedang modul DC input sebagai sink.

♦ Arus dari modul DC input ke peralatan luar (mis. katup). Bagi modul DC input berfungsi sebagai source, sedang peralatan luar sebagai sink.

Arus pada Modul DC Input


• Melakukan perubahan modul sink ke source bisa dilakukan dengan menggunakan rangkaian berikut untuk arus Iout 50 mA.

Modifikasi Modul Sink ke Source


Modul ini biasanya diisolasi dari gangguan luar dengan rangkaian opto-coupler.Contoh hubungan untuk modul AC/DC input

Koneksi Modul DC Output


Pada modul ini tegangan yang digunakan bisa AC dan atau DC. Tegangan output yang mampu diolah:

• 12 - 48 Volt AC/DC• 120 Volt AC/DC• 230 Volt AC/DC• contact (relay)• Isolated output• 5 - 50 Volt DC (sink/source)

Modul Digital Output


Modul ini menggunakan rangkaian pengaman mirip modul input.

Blok Rangkaian Output AC


Modul DC output ini mirip dengan modul DC input. Koneksi dengan peralatan luar dapat sebagai sink atau sebagai source untuk modul dengan solid-state output.Jika modul ini memberikan arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current source.Jika modul ini menerima arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current sink.

Modul DC Output


Koneksi peralatan luar untuk modul DC solid-stateoutput sebagai sink atau sebagai source.

Koneksi Modul DC Output


Arus adalah suatu bentuk sinyal analog disamping tegangan, standar yang sering digunakan untuk pengukuran adalah 4 - 20 mA.Tranduser berat atau kecepatan akan mengubah berat atau kecepatan ke dalam arus 4 - 20 mA. Contohnya : sebuah transduser berat menghasilkan arus 5 mA untuk beban seberat 1 kg. Jika timbangan tersebut mampu menimbang beban maksimum sampai 100 kg, maka arus yang terukur sebesar 20 mA.

Arus Standar


CPU PLC yang bekerja dengan data digital dapat mengolah besaran (tegangan/arus) analog, maka diperlukan perangkat pengubah sinyal. Dari analog ke digital (Analog to Digital Converter) dan dari digital to analog (Digital to Analog Converter). Pengolah sinyal ini memerlukan processor tersendiri agar tidak membebani tugas CPU, khususnya waktu scan PLC. Pengolah ini biasanya berupa modul tersendiri dan termasuk dalam modul spesial.

Pengolah Sinyal


Modul ini mengolah sinyal analog dari perangkat luar (sensor) ke sinyal digital. Sinyal input yang bisa diolah berupa arus dan atau tegangan seperti :• 4 hingga 20 mA• 0 hingga 5 Volt DC• 0 hingga 10 Volt DC• -10 hingga +10 Volt DC

Modul A/D


Modul ini mengolah data bit dari CPU ke perangkat luar (aktuator, motor, katup), atau representasi digital ke analog. Sinyal output yang dihasilkan berupa arus dan atau tegangan seperti :• 4 hingga 20 mA• 0 hingga 5 Volt DC• 0 hingga 10 Volt DC• -10 hingga +10 Volt DC

Modul D/A


Modul ini mengolah sinyal secara khusus untuk kebutuhan kontrol, antar lain modul :• Temperatur Sensor (mirip modul A/D)• Temperatur Control (mirip modul D/A)• Heat Temperatur Control (mirip modul D/A)• PID Control (mirip modul A/D dan D/A)• Fuzzy Logic (mempunyai modul A/D dan D/A)• High Speed Counter (mengolah pulsa digital)• Position Control (menghasilkan pulsa untuk servomotor)

Modul Spesial


Ukuran PLC

Ukuran PLC didasarkan atas jumlah titik Input dan Output.- PLC mikro- PLC kecil- PLC sedang- PLC besar- PLC sangat besar


Perbandingan PLCTabel Perbandingan Kelengkapan Perangkat Keras PLC

PLC kecil PLC menengah

Model Mitsubishi F2-40 Allan-Bradley Mini PLC2CPU Intel 8031 Zilog Z80AWaktu cari 7 m/s tiap 1 K memori 20 m/s tiap 1 K memoriMemori CMOS RAM 1 K CMOS RAM 1 KMax I/O 40 titik 256 titikAnalog I/O Tidak ada 128 Maks ditambah PIDBahasa Ladder/Statement List Ladder


Pemilihan PLCFaktor-faktor yang harus dipertimbangkan dalam memilih PLC adalah

KriteriaJumlah Masukan dan Keluaran LogikaMemoriJumlah Modul I/O khususKemampuan EkspansiScan TimeKomunikasiSoftwarePendukungDana


Pemrograman dan Tipe Data

IEC61131-3 menetapkan lima bahasa pemrograman:

• Ladder Diagram (LAD)• Diagram Blok Fungsi (Function Block Diagram/FBD)• Urutan Chart Fungsi (Sequential Function Chart/SFC)• Daftar Instruksi (Statement List /STL)• Teks Terstruktur (Structured Text/ST)


Tabel Bahasa Pemrograman IEC61131

Ladder logic diagram (LD) Graphical Discrete controlFunction Block Diagram (FBD) Graphical Continuous controlSequential Function Chart (SFC) Graphical SequencingStatement List (STL) Textual Similar to ladder diagramsStructured Text (ST) Textual Complex logic, computations

Language Abbrev. Type Application best suited for

Sumber:http://www.iica.org.au/letters/IEC1131.htmlhttp://www.isagraf.com/about/about1.htm


Pemrograman yang sering Dipakai

Meskipun secara fungsi dan struktur dari bahasa-bahasa ini sangat berbeda, mereka dikategorikan sebagai satu keluarga bahasa oleh IEC 61131-3 dengan pelengkapan elemen-elemen struktur (pernyataan variabel, bagian-bagian organisasi seperti halnya fungsi dan blok fungsi, dll) dan elemen-elemen konfigurasi. Dari kelima bahasa program diatas yang sering digunakan adalah:

Ladder Diagram (LAD), Diagram Blok Fungsi (Function Block Diagram/FBD) Daftar Instruksi (Statement List /STL)


Merek-merek PLCOMRONAllen BradleySiemensMitsubishiSchneider (Modicon, Telemecanique, Square D)GE FanucToshiba Automation Direct (Koyo)Hitachi


Contoh : Tipe Sysmac C200HPLC modular buatan OMRON dari kelas Sysmac seri C nomer 200H

UnitBackplane

CPUI/O connecting cableconnector

Unit I/O


Kapasitas memori yang dipunyai C200H ada dua macam, masing-masing 3K dan 7K word.Ada tiga macam memori yang bisa digunakan agar sesuai dengan variasi peralatan aplikasi :- RAM (Random Acces Memory)- EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)- EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only

Memory)

Memori C200H


Fungsi backplane mirip board pada personal computer,adalah rak di mana unit CPU dan I/O ditempatkan atau dipasang dan antara lain berguna untuk memperbanyak pemakaian unit I/O. Ada tiga model backplane, yaitu :- model C200H-BC03 berisi 3 slot unit I/O- model C200H-BC05 berisi 5 slot unit I/O- model C200H-BC08 berisi 8 slot unit I/O

Backplane C200H


Untuk modul standar sistem C200H disediakan jenis dan fungsi :

• Unit input AC (C200H-IAxxx)• Unit input DC (C200H-IDxxx)• Unit input AC/DC (C200H-IMxxx)• Unit output Relay (C200H-OCxxx)• Unit output Triac (C200H-OAxxx)• Unit output Transistor (C200H-ODxxx)• Unit Link (Host Link, PC Link, master/slave Remote I/O)

Modul Standar I/O C200H


Untuk modul spesial/intelligent sistem C200H disediakan jenis dan fungsi :

• Unit Multipoint I/O (C200H-MDxxx)• Unit Analog Input (C200H-ADxxx)• Unit Analog Output (C200H-DAxxx)• Unit High Speed Counter (C200H-CTxxx)• Unit Positioning Control (C200H-NCxxx)• Unit ASCII (C200H-ASCxx)• Unit Temperatur Sensor (C200H-TSxxx)

Modul Spesial I/O C200H


Konfigurasi Dasar Sysmac C200H

Konfigurasi dasar dari PLC ini mempunyai backplaneCPU dan backplane I/O ekspansi PLC, untuk kebutuhan kontrol dengan range maksimum 544 titik I/O jika menggunakan 10 unit I/O multipoint.


Pada sistem C200H, maksimum terdapat dua rak (backplane) ekspansi yang dapat dihubungkan pada satu rak CPU. Setiap rak terdapat 3, 5, atau 8 slot untuk menempatkan unit I/O. Panjang maksimum kabel yang menghubungkan tiap-tiap backplane adalah 10 meter, tetapi panjang totalnya tidak boleh lebih dari 12 meter.

Rak CPU

Rak I/O ekspansipertama

Rak I/O ekspansikedua

Power supply

Konfigurasi Dasar C200H

Komponen Hardware Programmable Logic Controllerpersonal.its.ac.id/files/material/2827-jos-ee-Modul...

Documents

Transcript of Komponen Hardware Programmable Logic Controllerpersonal.its.ac.id/files/material/2827-jos-ee-Modul...