LABORATORIUM PLC AA103 D3 - personal.its.ac.idpersonal.its.ac.id/files/material/2958-jos-Modul AA103...

LABORATORIUM PLC AA103 D3 - TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 3 – 4 Desember 2011

2

Laboratorium PLC AA103, D3 Teknik Elektro ITS.

Daftar Isi 1. Pengantar 3

1.1. Sejarah Perkembangan 3 1.2. Panel Konvensional 3 1.3. Panel Kontrol dengan PLC 4 1.4. Dasar Sistem Kontrol 5 1.5. Sistem Kontrol yang Menggunakan PLC 7 1.6. Bagian-bagian Sistem Kontrol Menggunakan PLC 8 1.7. Pengertian Programmable Logic Controller (PLC) 10 1.8. Ruang Lingkup Pengendalian Oleh PLC 10 1.9. Tahapan Sistem yang Dikendalian PLC 11

2. Arsitektur PLC 11

2.1. Central Processing Unit (CPU) 12 2.2. PLC Modular 13 2.3. PLC Compact 13 2.4. PLC Mikro 14 2.5. Prosesor Scan 14 2.6. Perangkat Pemrograman 14 2.7. Memori PLC 16 2.8. Sistem Input dan Output 17 2.9. Pengenalan Modul I/O Analog 20 2.10. Modul Simulator PLC Q-Series 21 2.11. Pemrograman PLC 21

3. Pemrograman PLC dengan GX Developer 22 3.1. Langkah-Langkah Pengoperasian GX-Developer 22 3.2. Intruksi-Intruksi Dasar Pemrograman 24 3.3. Latihan-latihan 27

3


1. Pengantar PLC sangat vital keberadaannnya untuk meningkatkan efisiensi dalam dunia

perindustrian. Apalagi sekarang persaingan di dunia industri sudah sangat ketat misalkan persaingan perusahaan otomotif di dunia misal PT.Astra (Honda, Toyota, Daihatsu), PT. GM (General Motor ), dan perusahaan Otomotif lainnya bersaing untuk memberikan performa yang baik dalam memberikan pelayanan kepada konsumennya seperti misalnya meliputi hal-hal berikut :

a. Meningkatkan kualitas (Quality), b. Meminimkan Harga (Cost), c. Pengiriman produk (Delivery) yang sangat cepat sehingga tidak ada waktu tunggu, d. Keamanan dan keselamatan kerja (Safety) bagi pekerja sangat tinggi sehingga tidak

rawan kecelakaan, e. Mengurangi operasi-operasi manual yang bisa membahayakan operator bahkan

menimbulkan kematian dan beberapa aspek vital lainnya.

Untuk memberikan kriteria kinerja seperti yang dipaparkan diatas, PLC sangat bisa memberikan kendali yang besar untuk mewujudkannya. Meskipun dipasaran sudah banyak beredar berbagai macam merek PLC yang dipakai misalnya PLC merek Siemens, Allan Bradley, Omron, Mitsubishi dan merek lainnya. Pada kesempatan ini, kita akan membahas Cara menggoperasikan PLC Mitsubishi Q series mulai dari pengenalan hardware, dan bagaimana memrogramannya menggunakan modul simulator. 1.1. Sejarah Perkembangan

Programmable Logic Controller pertama kali dikembangkan oleh General Motor tahun 1968. Sistem kontrol ini digunakan sebagai alternatif untuk mengganti sistem relay control yang kompleks. Aplikasi PLC ini banyak digunakan dalam proses permesinan, pengepakan, material handling, assembly terotomasi dan sebagainya. Menurut IEC61131 bagian 1, pengertian PLC merupakan sistem elektronik yang beroperasi secara digital, menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan data sesuai keinginan pengguna, untuk melakukan fungsi khusus seperti logic, sequencing, timing, arithmetic; untuk melalui input baik analog maupun digital. Kontroler yang dapat diprogram dengan perangkat yang dirancang secara khusus mudah dapat diintegrasikan dengan sistem kontrol industri dan digunakan untuk menjalankan fungsi-fungsi yang diharapkan. Kontroler yang dapat diprogram sangat berguna bila dipergunakan pada operasi yang berulang-ulang dalam proses industri secara sekuensial. Pada pengontrolan secara sekuensial dilengkapi dengan relay, timer, dan counter. Sistem ini akan sangat sulit dilakukan untuk sistem produksi yang sering berubah dan dibongkar untuk kemudian dirancang kembali secara lengkap.

1.2. Panel Konvensional

Pada awal revolusi industri terutama pada tahun 1960 & 1970, mesin otomatis dikontrol oleh relay elektromekanis. Relay-relay tersebut ada di dalam panel kontrol yang begitu besar sehingga bisa menutupi seluruh rangkaian kontrol. Setiap koneksi di relay harus tersambung dengan kabel yang tidak selalu sempurna, dibutuhkan waktu untuk mengatasi persoalan jika sistem tergangga. Ini akan memakan waktu dan jika modifikasi diperlukan, mesin harus dihentikan, ruang panel kontrol mungkin tidak mencukupi untuk mengakomodasi perubahan. Panel kontrol hanya dapat digunakan untuk proses tertentu, jika dilakukan perubahan tidak memungkinkan untuk ditambahkan relay baru. Dalam hal pemeliharaan, enggineer harus terlatih dan terampil dalam mengatasi masalah sistem kontrol yang ada dipanel kontrol relay konvensional. Sebuah contoh dari panel kontrol konvensional ditunjukkan pada Gambar 1.1.

4


Gambar 1.1. Panel Kontrol Mesin dengan Relay

1.2.1. Kerugian Panel Konvensional

Dalam panel ini kita dapat mengamati hal-hal berikut: • Ada terlalu banyak kabel bekerja di panel • Modifikasi bisa sangat sulit • Mengatasi masalah bisa sangat merepotkan karena Anda mungkin memerlukan orang

dengan ketrampilan khusus • Konsumsi daya bisa cukup boros karena kumparan yang digunakan memerlukan daya

yang besar • Machine downtime biasanya lama ketika terjadi masalah, karena membutuhkan

waktu lebih lama untuk memecahkan masalah panel kontrol • Gambar diagram listrik jarang diperbarui selama bertahun-tahun jika terjadi

perubahan rangkaian. Hal ini menyebabkan downtime yang lebih dalam pemeliharaan dan modifikasi.

1.3. Panel Kontrol dengan PLC

Elektromagnetik relay tidak bisa bekerja pada kontrol dengan kecepatan tinggi. Lahirnya semikonduktor menggantikan posisi elektromagnetik relay, yang mampu bekerja dengan kecepatan tinggi (high speed control). Pada era yang serba otomatis ini sistem kontrol telah banyak dikembangkan di berbagai industri, dengan sistem yang lebih kompleks dengan total sistem kontrol yang dikombinasikan dengan kontrol umpan balik, transfer data dan sistem kontrol terpusat. Sistem konvensional wired control tidak dapat menjalankan pengontrolan secara keseluruhan, sedangkan PLC atau sebuah mini komputer bisa melakukannya. Dengan menggunakan kontroler yang dapat diprogram, desain kontrol dan meningkatkan konsep sangat. Ada banyak keuntungan dalam menggunakan pengendali yang dapat diprogram. Sebuah contoh khas dari panel kontrol PLC ditunjukkan pada Gambar 1.2.

1.3.1. Kelebihan Panel Kontrol dengan PLC

Berikut adalah keuntungan utama yang dapat dengan mudah direalisasikan: 1. Pengkabelan sistem biasanya mengurangi sebesar 80% dibandingkan dengan sistem

kontrol relay konvensional 2. Konsumsi daya sangat berkurang karena PLC mengkonsumsi daya lebih sedikit. 3. Fungsi diagnostik PLC memungkinkan diri mudah dan cepat pemecahan masalah

sistem

5


4. Modifikasi urutan kontrol atau aplikasi dapat dengan mudah dilakukan dengan pemrograman melalui konsol atau perangkat lunak komputer tanpa mengubah I/O kabel, jika tidak ada tambahan perangkat Input Output

5. Dalam PLC sistem suku cadang untuk relay dan timer hardware sangat berkurang dibandingkan dengan panel kontrol konvensional

6. Waktu siklus mesin meningkat pesat karena kecepatan operasi PLC adalah masalah milidetik dengan demikian dapat meningkatkan produktivitas

7. Harganya jauh lebih sedikit dibandingkan dengan sistem konvensional dalam situasi ketika jumlah I/O adalah fungsi yang sangat besar dan kontrol kompleks

8. Keandalan PLC lebih tinggi dari relay mekanik dan timer 9. Sebuah hasil cetak langsung dari program PLC dapat dilakukan dalam beberapa

menit. Oleh karena itu, hardcopy dokumentasi dapat dipelihara dengan mudah.

Gambar 1.2. Panel Kontrol Mesin dengan PLC

1.4. Dasar Sistem Kontrol

Berdasarkan jenis loop-nya ada dua buah sistem kontrol yang digunakan, yaitu sistem kontrol loop terbuka (open loop control systems) dan sistem kontrol loop tertutup (closed loop control systems). 1.4.1. Sistem Kontrol Loop Terbuka

Pada Sistem Kontrol loop terbuka tidak ada peralatan/komponen yang memberitahu sistem bahwa kondisi yang diinginkan sudah terpenuhi.

Gambar 1.3. Blok Diagram Sistem Kontrol Terbuka

Kebaikan sistem loop terbuka: • Konstruksi sederhana dan mengurangi pemeliharaan • Lebih murah • Tidak ada persoalan stabilitas • Cocok apabila output sulit diukur atau secara ekonomis tidak fisibel.

Desired output Kontroler Plant

Actuating signal

Control signal Aktuator

Plant output

6


Kekurangan sistem loop terbuka: • Gangguan atau perubahan dalam kalibrasi menyebabkan kesalahan dan output

mungkin berbeda terhadap apa yang diinginkan • Untuk mempertahankan kualitas yang dibutuhkan pada output, rekalibrasi (kalibrasi

kembali) harus dilakukan dari waktu ke waktu. 1.4.2. Sistem Kontrol Loop Tertutup

Pada Sistem Kontrol loop tertutup ada komponen yang memberitahu sistem bahwa kondisi yang diinginkan sudah terpenuhi berupa sensor atau elemen ukur.

Gambar 1.4. Blok Diagram Sistem Kontrol Tertutup

Keunggulan sistem loop tertutup : • Sistem dapat bekerja lebih cepat dibanding dengan manusia dan pada tempat-tempat

dimana manusia tidak dapat tinggal, seperti: tempat-tempat yang bersuhu tinggi atau relatif rendah, pada ruang angkasa atau pada tempat-tempat dengan radiasi nuklir

• Sistem dapat menyelesaikan satu pekerjaan lebih cepat dibanding dengan manusia. Sistem otomatis dapat membuat keputusan dan memulai aksi dalam milidetik, sedangkan manusia memerlukan beberapa detik untuk memutuskan sesuatu yang harus segera dikerjakan. Beberapa proses kimia tidak dapat dikontrol secara manual oleh karena adanya perubahan temperatur dan tekanan secara cepat

• Sistem bekerja dengan konsisten • Sistem dapat bekerja dengan variabel lebih banyak dibandingkan dengan yang dapat

dipantau oleh manusia. Banyak sistem pengaturan otomatis mengambil beberapa informasi temperatur dan tekanan sebelum membuat aktuator bekerja; memantau beberapa sinyal masukan dan selanjutnya memutuskan apa yang harus dapat dilakukan, dimana hal demikian tidak mungkin dapat dilakukan secara manual

• Sistem tersebut dapat disetel untuk mencapai kinerja pengaturan optimal, dan setelah itu sistem bekerja terus-menerus berdasarkan hasil penyetelan tersebut. Pengatur otomatis tidak mengalami kelelahan dan tidak berubah perilakunya, seperti yang sering terjadi pada operator di ruang-kendali

• Ketelitian lebih baik (kualitas produksi lebih baik)

• Sensitivitas yang lebih rendah dalam hal rasio inputoutput terhadap variasi-variasi dalam

karakteristik sistem • Mengurangi efek nonlinieritas dan distorsi/gangguan • Memperbesar bandwidth sistem (bandwidth sistem adalah daerah/range frekwensi dari

input dalam mana sistem akan memberikan respons yang memuaskan).

Sensor

Desired output

+ -

Error signal Kontroler Plant

Actuating signal

Control signal

Plant output Aktuator

7


Kelemahan sistem loop tertutup: • Perlengkapannya lebih komplek dan lebih mahal dibandingkan dengan pengaturan

loop terbuka sederhana • Instalasinya lebih sulit dan penyetelannya lebih kritis dibandingkan dengan pengatur

manual • Perawatan komponen dan peralatan lebih sulit, karena mencakup komponen-

komponen elektronik • Perawatan peralatan memerlukan sumber daya manusia (SDM) yang berpengetahuan

lebih tinggi, dengan pelatihan yang lebih baik • Terdapat satu kemungkinan saturasi dikarenakan satu gangguan sinyal error; yaitu

aktuator bekerja secara terus menerus sampai mencapai batas kemampuan mekanis. Hal demikian dapat berlangsung bila terjadi “sesuatu” didalam untai-tertutup yang menyebabkan sinyal error tetap tinggi dan konstan. Banyak terdapat tipe penyebab kegagalan: terbuka atau tertutupnya perkawatan pada sensor, terbuka atau tertutupnya perkawatan pada masukan referensi set-point, tidak efektifnya detektor error atau rangkaian kontroler, atau kegagalan pengatur aktuator. Kerusakan catu-daya dapat juga sebagai penyebab. Contohnya satu kontroler bekerja pada dua tegangan +15 V dan -15 V; bila salah satunya rusak, kontroler dapat mengeluarkan sinyal permintaan keaktuator agar bekerja dengan kecepatan penuh

• Kecenderungan ke arah osilasi atau ketidakstabilan.

1.5. Sistem Kontrol yang Menggunakan PLC Gambar 1.5, adalah sebuah aplikasi Machine Robot Gantry Control. Digunakan dalam

operasi memilih dan tempat. Urutan Seluruh proses ini dikendalikan oleh PLC. Berbagai perangkat input seperti saklar pemilih, tombol, switch logika, sensor yang terhubung ke input PLC melalui terminal blok input. Perangkat output seperti cahaya bergulir, indikator, relay, kontaktor dan katup solenoida dihubungkan ke terminal output dari PLC. Seluruh proses ini dikendalikan oleh sebuah program tangga dimuat ke memori CPU PLC. Program ini akan mengeksekusi urutan secara otomatis menurut urutan yang telah ditentukan. Operasi manual juga disediakan untuk memungkinkan operator untuk mengaktifkan mesin secara manual oleh switch, tombol darurat untuk tujuan keselamatan yang diperlukan menghentikan operasi mendadak. Pada aplikasi ini, sistem kontrol beroperasi sebagai operasi yang berdiri sendiri.

Hasil dari kemajuan pesat teknologi, tugas kontrol rumit dilakukan dengan sistem kontrol sangat otomatis, yang mungkin dalam bentuk Programmable Logic Controller (PLC) & mungkin sebuah host komputer. Selain itu sinyal interfacing ke peralatan lapangan (seperti operator panel, motor, sensor, switch, katup solenoid dan lain-lain), kemampuan dalam komunikasi jaringan memungkinkan implementasi skala besar dan proses koordinasi selain memberikan fleksibilitas yang lebih besar dalam mewujudkan sistem kontrol terdistribusi. Setiap komponen dalam sistem kontrol memainkan peran penting tanpa ukuran. Misalnya, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.6 PLC tidak akan tahu kejadian di sekitarnya tanpa alat indera. Dan jika perlu, sebuah komputer harus diletak untuk mengkoordinasikan kegiatan di daerah tertentu seperti di shopfloor suatu pabrik.

8


Gambar 1.5. Panel Kontrol Mesin Robot Pengangkat

. Gambar 1.6. Sistem Kontrol menggunakan PLC

1.6. Bagian-bagian Sistem Kontrol Menggunakan PLC Dalam sebuah sistem otomatis, PLC umumnya dianggap sebagai jantung dari sistem kontrol. Dengan program aplikasi kontrol (tersimpan dalam memori PLC) dalam pelaksanaan, PLC selalu memantau keadaan sistem melalui sinyal umpan balik perangkat input lapangan. Ini kemudian akan didasarkan pada logika program untuk menentukan tindakan yang akan dilakukan di lapangan perangkat output. PLC dapat digunakan untuk mengontrol sebuah tugas

9


yang sederhana dan berulang-ulang, atau beberapa dari mereka mungkin saling berhubungan bersama-sama dengan pengontrol lain atau komputer pusat melalui semacam jaringan komunikasi, dalam rangka mengintegrasikan kontrol proses yang kompleks.

Input Device Kepintaran sistem kontrol otomatis sangat tergantung pada kemampuan sebuah PLC untuk membaca status sinyal input melalui perangkat lapangan.

Gambar 1.7. Komponen Peralatan Kontrol yang Terhubung pada Input PLC

Push-buttons, keypad dan toggle switch, yang merupakan antarmuka manusia-mesin, adalah jenis alat manual input. Di sisi lain, untuk mendeteksi benda kerja, pemantauan bergerak mekanisme, memeriksa tekanan dan atau ketinggian cairan dan banyak lainnya, maka PLC akan menerima sinyal dari perangkat tertentu penginderaan otomatis seperti proximity switch, limit switch, photoelectric sensor, level sensor dan sebagainya. Jenis sinyal masukan ke PLC akan ON/OFF atau logika analog. Sinyal-sinyal input yang dihubungkan ke PLC melalui berbagai jenis modul masukan PLC.

Output Devices Sebuah sistem otomatis atau sistem PLC hampir lumpuh tanpa sarana antarmuka ke peralatan lapangan. Beberapa perangkat yang paling sering dikendalikan motor, solenoida, indikator relay, buzzers dan beberapa peralatan lain. Aktivasi motor dan solenoida PLC dapat mengontrol sistem servo posisi lebih kompleks. Ini jenis perangkat output adalah mekanisme sistem otomatis dan begitu berpengaruh langsung terhadap kinerja sistem. Namun, perangkat output lain seperti lampu pilot, buzzers dan alarm yang hanya dimaksudkan untuk memberi tahu informasi telah tercapai.

Gambar 1.8. Komponen Peralatan Kontrol yang Terhubung pada Output PLC

10


1.7. Pengertian Programmable Logic Controller (PLC)

Sebuah PLC terdiri dari Central Processing Unit (CPU) yang berisi program aplikasi dan Input dan Output Interface modul, yang terhubung langsung ke bagian I/O peralatan. Program ini mengontrol PLC sehingga ketika sinyal input dari perangkat input ternyata ON, respon yang tepat dibuat. Respons biasanya akan menyalakan sebuah sinyal keluaran ke beberapa perangkat output.

Gambar 1.9. Diagram Fungsional PLC

Central Processing Unit Central Processing Unit (CPU) adalah sebuah mikroprosesor yang mengkoordinasikan kegiatan PLC sistem. Hal ini mengeksekusi program, proses I/O & sinyal berkomunikasi dengan perangkat eksternal. Memori Ada berbagai jenis unit memori. Ini adalah wilayah yang memegang sistem operasi dan memori pengguna. Sistem operasi sebenarnya adalah sebuah perangkat lunak sistem yang mengkoordinasikan PLC. Program Ladder, Timer dan Counter Nilai disimpan dalam memori pengguna.

Perangkat Input dan Output Bagian dari PLC yang berinteraksi dengan yang di kontrol.

1.8. Ruang Lingkup Pengendalian Oleh PLC

Ruang lingkup pengendalian PLC meliputi hal-hal sebagai berikut: 1. Sequence Control :

⇒ Conventional relay control logic ⇒ Timer dan Counter ⇒ Pengendalian otomatis/semiotomatis/manual pada suatu mesin/proses

2. Sophisticated Control : ⇒ Operasi aritmatik ⇒ Penanganan informasi ⇒ Kontrol analog (temperatur, tekanan, dan lain-lain) ⇒ PID (proporsional, integral, derivatif) ⇒ Pengendalian motor servo ⇒ Pengendalian motor stepper

11


3. Supervisory Control : ⇒ Monitoring proses dan alarm ⇒ Diagnostik dan monitoring kesalahan ⇒ Interfacing dengan komputer (RS 232C dan RS422) ⇒ Interfacing dengan printer ⇒ Factory automation (FA) Network ⇒ Local Area Network ⇒ Wide Area Network

1.9. Tahapan Sistem yang Dikendalian PLC

Tujuh tahap untuk menyusun suatu sistem yang dikontrol dengan programmable controller:

1. Desain sistem

Peralatan atau sistem yang akan dikontrol harus didefinisikan terlebih dahulu. Sistem tersebut dapat berupa suatu mesin tunggal, sekelompok mesin-mesin atau suatu proses.

2. I/O assigment Mengidentifikasi banyaknya input atau output yang akan dihubungkan dengan programmable controller.

3. Penulisan program Memrogram berarti menuliskan Diagram Ladder dari flowchart atau algoritma kontrol yang berupa sequence chart atau time chart proses tersebut.

4. Programming Menuliskan Diagram Ladder kedalam PLC yang akan digunakan untuk mengendalikan proses tersebut.

5. Editing Melakukan perubahan-perubahan algoritma kontrol yang telah kita tuliskan, agar sesuai dengan kemampuan PLC.

6. Monitoring Melakukan proses uji coba program/simulasi dengan menghubungkan semua peralatan input dan output ke PLC. Pada tahapan ini dimungkinkan untuk proses editing lagi berdasarkan pada kondisi sebenarnya jika dihubungkan dengan proses.

7. Penyimpanan program Melakukan proses pengimpanan progam kedalam EPROM atau EEPROM. Dokumentasi secara cetak juga dilakukan.

2. Arsitektur PLC

Berikut ini mempelajari tentang komponen-komponen apa saja yang menyusun suatu konfigurasi yang terdapat pada programmable logic controller (PLC) .

Ada beberapa jenis hardware penyusun PLC, masing-masing adalah: CPU Perangkat pemrograman Power Supply

12


Sistem I/O Komunikasi dan Ekspansi

Gambar 2.1. Hardware Penyusun PLC.

2.1. Central Processing Unit (CPU)

Gambar 2.2. Bagian-bagian CPU

Central Processing Unit (CPU) adalah unsur yang paling penting dari programmable

controller. CPU merupakan otak bagi sistem. Komponen-komponen pembentuk CPU adalah: Prosesor Memori Power supply

2.1.1. Prosesor

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).

Gambar 2.3 Interaksi Fungsional CPU PLC dengan I/O

13


2.2. PLC Modular Modular PLC merupakan sistem terbesar dan mampu mengontrol sistem yang sangat besar

dan komplek. Sistem modular terdiri dari sebuah rak dengan serangkaian slot-slot untuk pemasukan PLC, power supply dan I/O module, mereka juga mampu menyimpan modul komunikasi yang memungkinkan PLC berkomunikasi dengan lebih dari satu PLC. Tipe modular PLC Mitsubishi ada 2 tipe, yaitu tipe A-Series dan Q-Series.

Tipe A-Series Tipe A-series ini juga banyak di dipakai di industri-industri, yang dalam segi keandalan lebih bagus daripada tipe Compact, FX-Series, baik dalam Program Capacity, Basic Intruction Processing Speed bahkan dalam Bentuk dimensi, A-Series lebih besar, yang pastinya banyak makan tempat. Bentuk fisik dari A-Series tampak seperti Gambar 2.4.

Gambar 2.4 PLC Modular Mitsubishi A Series

Tipe Q-Series Tipe Q-Series merupakan PLC seri terbaru dari PLC Mitsubishi atau merupakan evolusi dari tipe A-Series. Tipe Q-Series ini paling banyak digunakan di industri-industri. Hal ini disebabkan karena beberapa keunggulan-kenggulannya yang meliputi : 1. Program Memory yang lebih banyak sehingga lebih banyak points (I/O) yang dapat

disimpan dalam memory 2. Desain lebih kecil daripada Tipe sebelumnya (A-Series) 3. Easy Maintenance (mudah dalam perawatan) 4. Basic Intruction Processing Speed sangat Cepat

Gambar 2.4 PLC Modular Mitsubishi Q Series

2.3. PLC Compact

PLC compact mempunyai kapasitas memori yang terbatas dan memiliki kemampuan lebih sedikit dalam mengawasi sistem yang besar.

14


Gambar 2.4 PLC Compact Mitsubishi seri FX

2.4. PLC Mikro

PLC Micro merupakan versi compact yang harganya murah dengan jumlah fungsi yang sama besar dengan jenis compact tersebut. Meskipun demikian batasannya adalah jumlah fasilitas I/O dan memorinya yang terbatas. PLC Micro memiliki tempat untuk sistem control yang kecil dimana biaya instalasi merupakan satu faktor utama.

Gambar 2.5 PLC Mikro Mitsubishi

2.5. Processor Scan

Fungsi dasar PLC adalah untuk membaca semua perangkat input lapangan dan melakukan control program yang menurut logic yang telah terprogram, mematikan dan menyalakan perangkat lapangan. Selama satu scan, procesor mengerjakan fungsi-fungsi sebagai berikut :

• 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 dan lain-lain • Mengirim dan menerima informasi dari perangkat pemrograman. • Mengatur semua output agar sesuai dengan informasi terbaru. Scan bisa di tunjukan lewat Gambar 2.6, proses ini di ulang berkali-kali dengan pola yang

sama, membuat urutan pengoperaian dari atas ke bawah dan pada saat membaca program dari kiri ke kanan. Waktu yang di butuhkan untuk melakukan satu scan di sebut scan time. Scan time terdiri dari program scan time I/O update time. Program scan time tergantung kepada jumlah memori yang diambil lewat control program dan jenis instuksi yang di gunakan di dalam program. Scan time berbeda-beda mulai 1 µsec hingga 100 msec. Scan time hanya berdasarkan pada jumlah memori aplikasi yang di pakai (ada 10 µsec per 1K memori).

15


Gambar 2.6 Proses Scan pada PLC

Harus di ingat bahwa bisa di pengaruhi oleh faktor-faktor lainnya seperti : • Pemakaian I/O jarak jauh • Monitoring • Sub-routine

2.6. Perangkat Pemrograman Perangkat ini dipergunakan untuk memasukkan program kedalam memori PLC. Ada beberapa alat untuk pemrograman.

Graphic Programming Console (GPC) Perangkat pemrograman ini mirip Laptop. Peralatan ini software sudah termasuk didalamnya.

Gambar 2.7 GPC PLC Allen Bradley

Gambar 2.8 Handheld PLC Micrologix Allen Bradley

16


Handheld Programming (Pemrograman lewat Console) Perangkat pemrograman ini lebih praktis untuk dibawa. Tidak memerlukan batery maupun software.

Komputer/Laptop Perangkat pemrograman ini berupa komputer bisa tipe desktop atau yang portable (Laptop). Keuntungan komputer adalah satu komputer bisa dipakai pada bermacam-macam PLC yang berbeda-beda dengan program pabrik pembuat PLC tersebut. Fungsi yang tersedia tergantung pada software yang di berikan oleh pabrik pembut PLC. Komputer tidak dapat melakukan komunikasi dengan PLC apapun tanpa program yang benar. Perangkat ini memerlukan software dan sistem operasi komputer, jadi jika ada perubahan di sistem operasi softwarenya belum tentu sesuai.

Gambar 2.9 Personal Komputer Sebagai Alat Pemrograman.

2.7. Memori PLC Sistem memori di dalam PLC berada dalam dua bagian, pertama sistem boot kadang-kadang disebut executive dan yang kedua adalah user memory kadang-kadang disebut application memory.

Executive Memory adalah merupakan kumpulan program yang disimpan secara permanen yang merupakan instructional software, yaitu relay instruction, block transfer, dan math instruction. Lokasi memori ini tidak tersedia bagi pemakai, bagian memori ini yang menjalankan sistem Application memory adalah memberikan lokasi penyimpanan untuk user program (program pemakai), yaitu area yang menyimpan ladder diagram, timers, dan data-data yang telah terkumpul.

2.7.1. Jenis-jenis Memori

Secara umum dapat dikategorikan menjadi 2 bagian : VOLATILE dan NONVOLATILE.

Volatile Memory Volatile memori tidak akan kehilangan isi yang telah diprogramnya jika semua operating power tidak hilang atau di lepaskan, disamping itu juga dapat diubah dengan mudah dan cukup sesuai untuk semua jenis aplikasi, tetapi perlu di dukung dengan battery dan bisa juga disk copy program. Nonvolatile Memory Nonvolatile memori akan menjaga isi program bahkan apabila semua operating powernya hilang, pada hampir semua kasus, dia tidak dapat di ubah, ini merupakan memori yang mengontrol sistem pengoperasian PLC.

17


Berikut ini akan dijelaskan hampir semua jenis variasi memori dan bagiamana karakteristiknya mempengaruhi pola-pola dimana instruksi yang telah di program dipengaruhi :

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 disimpan di ROM. RAM (Random Access Memory) RAM dikenal sebagai read write memori dan dirancang supaya informasi dapat di tulis ke dan dibaca dari lokasi manapun. Ada 2 jenis RAM, Volatile dan Nonvolatile. PROM (Programmable Read Only Memory) Setelah sebuah program selesai digunakan dan teknisi yakin benar, program tersebut kemudian dimuat (load) ke PROM. Jika dibutuhkan perubahan dikemudian hari PROM harus diganti dan program baru dimasukkan dan diatur. PROM bisa dipergunakan sebagai backup permanen untuk user program, karena tidak memerlukan backup power. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) Apabila program sudah dimuat kedalam EPROM program sudah tidak dapat diubah lagi, sama seperti PROM. Meskipun demikian program bisa dihapus dengan membuka jendela ke bagian atas IC kesinar Ultra Violet selama beberapa menit. Hal ini berarti IC yang sama bisa dipakai beberapa kali. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) Setelah program diisi ke dalam EEROM program tersebut tidak lagi dapat diubah, sama seperti EPROM. Program tersebut bisa dihapus dengan memberikan tegangan kedua pin-pin IC. Hal tersebut berarti bahwa memori IC ini juga bisa dipakai berulang kali sama seperti EPROM.

2.8. Sistem Input dan Output Bagian dari PLC yang berinteraksi dengan lingkungan luar adalah bagian input dan output (I/O). Unit I/O merupakan penyanggah (interface) antara rangkaian elektronik PLC dengan lingkungan luar yang ingin berinteraksi (sensor, alarm, katup, limit switch, push button dll).

Untuk membuat pengkonversi sinyal dari PLC tersedia pilihan I/O untuk berbagai keperluan. Bagian ini secara garis besar terdiri dari:

• Modul Digital Input (DI) • Modul Digital Output (DO) • Modul Analog Input (AI) • Modul Analog Output (AO) • Modul untuk komunikasi (serial/paralel)

Kebanyakan PLC beroperasi internal antara 5-15 VDC (seperti tegangan TTL dan CMOS), sementara sinyal proses lebih besar, biasanya 24 VDC sampai 240 VAC dengan kemampuan arus beberapa ampere. Misal :

• Input switch 5V (level TTL), 24V, 110V, 240V • Output switch 24V/1mA, 110V/1A, 240VAC/1A (triac), 240VAC/2A(relay)

18


2.8.1. Komponen Digital I/O Perangkat hanya menghasilkan kondisi biner dengan 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. 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.

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:

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

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

2.8.2. Blok Rangkaian Pengaman AC/DC Modul ini secara umum dilindungi oleh bagian isolator terhadap level tegangan yang tidak diinginkan.

Gambar 2.10 Blok Rangkaian Pengaman Modul Input

Gambar 2.11 Blok Rangkaian Pengaman Modul Output

2.8.3. Modul Digital Input (DI) 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.

19


Jika modul ini menerima arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current sink. 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.

Seringkali diperlukan memodifikasi pada sensor tipe sink yang dipakai pada modul input tipe sink. Perubahan modul sink ke source bisa dilakukan dengan menggunakan rangkaian berikut untuk arus Iout 50 mA.

Gambar 2.11 Modul Input Sink dan Modul Input Source

Gambar 2.12 Rangkaian Untuk Sensor Sink dan Modul Sink

2.8.4. Modul Digital Output (DO)

Banyak sekali variasi output yang tersedia, PLC kompak dan mikro biasanya hanya memiliki satu jenis output, sedangkan modular sistem memungkinkan adanya variasi tegangan output dari PLC yang sama. 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)

2.9. Pengenalan Sistem I/O Analog

Sinyal analog adalah sinyal yang secara kontinyu besarnya terus bervariasi atau tidak mempunyai nilai diskrit yang tetap. Contohnya, analog input dari satu speed drive variabel membaca

20


tachometer memasok sebesar 5 Volt ke input pada kecepatan 50 rpm (revolutions per minute). Ketika kecepatan motor dan tachometer meningkat menjadi 500 rpm, tagangan input ini juga akan meningkat menjadi 50 Volt. Sejumlah sistem menggunakan sinyal 4 hingga 20 mA untuk pengontrolan yang akurat. Misalnya adalah pada tranduser berat atau kecepatan, yang akan mengubah berat atau kecepatan ke dalam sinyal mA. Contohnya sebuah paket berat 1 kg mengirimkan sinyal input sebesar 5 mA. Jika sebuah paket dengan 10 kg ditimbang, sinyal input akan meningkat mencapai 14 miliamp. 2.9.1. Modul Analog Input (AI)

Sinyal analog diubah di dalam input ke sinyal digital lewat analog ke digital (A/D) converter. Banyak analog input modul tersedia dengan 8 saluran. Perkembangan terbaru adalah analog input gabungan dan output modul. Beberapa pabrik dapat memberikan analog modul gabungan dengan 4 input dan 2 output pada satu modul. 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

PLC mempunyai kemampuan untuk membaca signal analog yang berbeda-beda sebagai nilai

numerik yang berbeda-beda. Hal tersebut memungkinkan PLC memonitor keadaan-keadaan variabel yang banyak yang di dalam lingkungan industri. Contoh :

• Tekanan • Temperatur • Kecepatan • Intensitas cahaya

2.9.1. Modul Analog Output (AO)

Digital signal dari CPU berubah menjadi analog signal lewat digital ke analog (D/A) converter. Prinsip analog modul berlawanan dari analog input modul. Disini analog modul mengubah nilai numerik, yang berada di dalam lokasi yang dialokasikan ke dalam analog signal variabel melalui sebuah konverter digital ke analog. 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

2.10. Modul Simulator PLC Q-Series

Untuk belajar pemrograman dengan PLC Mitsubishi Q-Series ini modul PLC yang dipergunakan dipasang pada sebuah panel yang berupa simulator untuk mensimulasikan masukan sensor (switch) maupun keluaran berupa lampu. Secara lengkap bisa dilihat pada Gambar 2.13. dan Gambar 2.14.

21


Gambar 2.13 Susunan Modul PLC Q-Series.

Y6F-Y60 Y5F-Y50 Y4F-Y40

POWER

FUSE

X2F-X20X3F-X30 Y70Y71Y73Y70 Y72Y74Y75Y76

X0X1X2X3X4X5X6X7

AD-INPUT

PULSE

AD-INPUT

DA-OUTPUT

POW

ER

SUPL

LY

MIT

SUBI

SHI

MEL

SEC

Q61

PCP

U

Q02

HCPU M

OD

UL

INPU

T

Qx4

2M

OD

UL O

UTP

UT

QY4

2PA

/D

Q64

AD

D/A

Q62

DA

GX-

DEV

ELO

PER

QD

62

SLO

T KO

SO

NG

SLO

T KO

SO

NG

Gambar 2.14 Simulator PLC Q-Series

2.11. Pemrograman PLC Menurut IEC 61131-3 bahasa pemrograman yang digunakan untuk memprogram suatu PLC antara lain Ladder Diagram, Function Block Diagram, Statement List, Structure Text, dan Sequential Functional Chart. Tetapi dalam aplikasi nyatanya bahasa pemrograman PLC yang paling banyak digunakan adalah jenis ladder diagram.

IEC 61131-3 menetapkan lima bahasa pemrograman: • Representasi gambar/simbol, dapat berupa

Ladder Diagram (LAD) Diagram Blok Fungsi (Function Block Diagram / FBD) Urutan Chart Fungsi (Sequential Function Chart / SFC)

• Tabel perintah, dapat berupa Daftar Instruksi (Statement List / STL) Teks Terstruktur (Structured Text / ST)

Tabel 2.1. Bahasa Pemrogaman PLC

Ladder logic diagram (LD) Graphical Discrete control

Function Block Diagram (FBD) Graphical Continuous control

Sequential Function Chart (SFC) Graphical Sequencing

Statement List (STL) Textual Similar to ladder diagrams

Structured Text (ST) Textual Complex logic, computations

22


3. Pemrograman PLC dengan GX Developer GX Developer adalah software yang digunakan untuk memrogram PLC Mitsubishi. Software yang dipakai ini versi 8 dan rekomendasinga hanya bisa beroperasi secara maksimal di Windows XP. Untuk memudahkan belajar pemrograman Basic ini digunakan Ladder Diagram dengan pendekatan pemrograman sekuensial. 3.1. Langkah-Langkah Pengoperasian GX-Developer

1) Pilih [MELSOFT Application], Click [GX Developer]

2) Buat New Project, dengan cara seperti Gambar 3.1

Gambar 3.1. Tampilan New Project

3) Konfirmasikan bahwa “PLC Series” adalah Q-CPU dan “PLC Type” adalah

Q02H, seperti langkah dibawah :

Gambar 3.2. Konfirmasi PLC dan Tipe

4) Akan muncul tampilan Window baru, sebagai tanda siap untuk mulai Program.

Gambar 3.3. Tampilan Siap Program

3.1.1 Latihan

Buat Ladder seperti pada contoh di bawah berikut :

23


Gambar 3.4. Ladder Latihan 1

5) Setelah program ditulis, Convert Program dengan F4 6) Kemudian Simpan Program dengan Ctrl S

7) Sebelum melakukan proses Download, pastikan komunikasi PLC dengan PC

terhubung secara Serial, setelah itu Download Program dengan cara :

Gambar 3.5. Icon download

8) Akan muncul tampilan Window baru, kemudian lakukan sbb :

Gambar 3.6. Pilih Program dan Parameter

9) Setelah di Execute, maka indikasi bahwa proses Dowload sudah selesai akan

muncul windows baru, dan kemudian Click OK

Gambar 3.7. Tampilan saat Proses Download dan Selesai Proses

24


10) Program telah berhasil di Download ke PLC, setelah itu kita cek apakah program sesuai dengan apa yang kita inginkan.

3.2. Intruksi-Intruksi Dasar Pemrograman

1. Kontak Input(X) dan Output(Y) Intruksi-intruksi dasar dapat menggunankan perintah-perintah sbb

Gambar 11. Timing Chart kontak input dan output

Gambar 3.8. Ladder Input X dan Output Y

Intruksi kontak out(Y) berfungsi mengaktifkan output (Y70) jika menerima masukan dari X0 dan output akan OFF, jika input dalam keadaan OFF seperti yang ditunjukkan pada timing chart diatas.

2. SET dan RST

Gambar 12. Timing Chart intruksi SET dan RST

Gambar 3.9. Set dan Reset

Intruksi SET berfungsi mengaktifkan output jika menerima input X0 dan output akan tetap ON, meskipun input X0 dalam keadaan OFF. Untuk mengOFFkan output, maka digunakan intruksi RST, dengan cara mengaktifkan input X1.

25


3. PLS (Pulse) dan PLF (Pulf)

PLS yaitu aktif ketika menerima input sesaat sinyal dalam kondisi naik. Gambar 13. Timing Chart intruksi PLS

PLF yaitu aktif ketika menerima input sesaat sinyal dalam kondisi turun. Gambar 14. Timing Chart intruksi PLF

Gambar 3.10. Ladder PLS dan PLF

4. Timer (T)

Timer On Delay : Timer ini akan hidup setelah suatu periode waktu tunda yang telah ditetapkan. Nilai Timer 0,1 s/d 3276,7 detik (K1 sampai K32767).

Gambar 3.11. Ladder Diagram dan Timing Diagram Timer On Delay

Timer Off Delay : Timer ini (T6) akan beroperasi ketika X5 di-OFF-kan.

Gambar 3.12 Ladder Diagram dan Timing Diagram Timer Off Delay

One Shoot Timer : Timer ini akan berada dalam kondisi hidup selama periode waktu yang telah ditetapkan dan kemudian mati.

26


Gambar 3.13 Ladder Diagram dan Timing Diagram One Shoot Timer

Flip-flop : Timer ini mengatur waktu ON dan OFF output (Y70 dan Y71) secara bergantian.

Gambar 3.14 Ladder Diagram dan Timing Diagram Flip-flop

5. Counter (C)

Gambar 3.15. Ladder Counter

Berdasar timing diagram, hitungan pada counter akan mulai saat sinyal input naik. Setelah nilai counter tercapai, sinyal input berikutnya tidak akan terhitung oleh counter atau nilai default counter tidak akan berubah hingga intruksi RST di eksekusi. Dengan intruksi RST, maka nilai counter akan berubah menjadi 0 (nol). Batas hitungan pada counter yang diperbolehkan dari K0 hingga K32767.

27


3.3. Latihan-latihan 3.3.1. Latihan 1: Control of Escalators

Gambar 3.16. Eskalator Naik

Keterangan: 1. Diasumsikan bahwa eskalator tidak bergerak sampai seseorang mendekatinya. 2. Ketika seseorang mendekati eskalator maka akan mengaktifkan passdetection

switch:0, illumination lamp aktif, dan escalator drive mulai mengerakkan eskalator naik.

3. Orang yang mendekat eskalator tersebut akan dibawa naik dan ketika sampai diatas akan mengaktifkan passdetection switch:1, mematikan illumination lamp dan mematikan escalator drive.

Penjelasan: 1. Pada contoh di atas passdetection switch:0 dan passdetection switch:1 merupakan

sensor tipe non-hold. 2. Asumsi yang lain pada contoh di atas bahwa orang yang akan naik eskalator satu

persatu (jawa: gembrudug). Pengalamatan I/O:

Masukan Alat Keluaran Alat Passdetection switch:0 Escalator drive Passdetection switch:1 Illumination lamp

3.3.2. Latihan 2: Bel Kuis

Gambar 3.17. Acara Kuis

Keterangan: 1. Pembawa acara (Host) memberikan pertanyaan kepada 3 (tiga) peserta kuis; 2. Ke-tiga pemain berlomba-lomba untuk menekan tombol dalam rangka menjawab

28


pertanyaan dari pembawa acara; 3. Buzzer akan berbunyi setelah ada salah seorang pemain berhasil menekan tombol

untuk pertama kalinya; 4. Indikator lampu pada pemain tersebut (yang berhasil menekan tombol untuk

pertama kali) akan dinyalakan dan hanya bisa dimatikan oleh saklar utama.

Penjelasan: 1. Pada contoh di atas tombol untuk peserta merupakan sensor tipe non-hold.

Pengalamatan I/O:

Masukan Alat Keluaran Alat Player 1 Player 1 light Player 2 Player 2 light Player 3 Player 3 light Reset Buzzer

3.3.4. Latihan 3: Lampu Berkedip

1) Ketika X0 aktif, Y70 akan tetap aktif, dan Y74 dan Y77 akan berkedip setiap 0,5

detik. Ketika X1 aktif, Y70 OFF dan lampu yang berkedip, Y74 dan Y77 juga berhenti.

Isilah titik-titik dibawah ini : 1……… 3………… 5………… 2……… 4…………

29


Ketika X0 aktif, Y70 mulai berkedip setiap 1 detik dan berhenti berkedip selama 5 detik setelah berkedip 10 kali. Kemudian akan berkedip kembali. Kedipan akan berhenti dengan menekan tombol X1 ON.

Isilah titik-titik dibawah ini : 1……… 3………… 5………… 7………… 2……… 4………… 6…………

LABORATORIUM PLC AA103 D3 - personal.its.ac.idpersonal.its.ac.id/files/material/2958-jos-Modul AA103...

Documents

Transcript of LABORATORIUM PLC AA103 D3 - personal.its.ac.idpersonal.its.ac.id/files/material/2958-jos-Modul AA103...