PLC Buku 1

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (DASAR)[B.1.1.1.71.3]

Edisi I Tahun 2013

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (DASAR)

(B.1.1.1.42.4)

TUJUAN PEMBELAJARAN :

Pembelajaran ini berkaitan dengan pemahaman pengoprasian, pemeliharaan, dan penulisan program pada peralatan controller berupa PLC (Programmable Logic Controller) tingkat dasar Sesuai dengan SOP / IK standar perusahaan.

DURASI : 76 JP / 10 HARI EFEKTIF

TIM PENYUSUSN : FAISAL RIFKI KAFIL

TIM VALIDATOR : 1. ERWIN2. HAULIAN SIREGAR3. KARDI BIN KASIRAN4. BUDI MURIANTO

i

SAMBUTAN

CHIEF LEARNING OFFICER

PLN CORPORATE UNIVERSITY

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas rahmat, taufik dan hidayahNya penyusunan materi pembelajaran ini bisa selesai tepat pada waktunya.

Seiring dengan metamorfosa PLN Pusdiklat sebagai PLN Corporate University, telah disusun beberapa materi pembelajaran yang menunjang kebutuhan Korporat. Program pembelajaran ini disusun berdasarkan hasil Learning Theme beserta Rencana Pembelajaran yang telah disepakati bersama dengan LC (Learning Council) dan LSC (Learning Steering Commitee) Primary Energy & Power generation Academy. Pembelajaran tersebut disusun sebagai upaya membantu peningkatan kinerja korporat dari sisi peningkatan hard kompetensipegawai.

Dengan diimplementasikannya PLN Corporate University, diharapkan pembelajaran tidak hanya untuk meningkatkan kompetensi Pegawai, namun juga memberikan benefit bagi Bussiness Process Owner sesuai dengan salah satu nilai CORPU, yaitu “Performing”. Akhir kata, semoga buku ini dapat bermanfaat

bagi insan PLN.

ii

Jakarta, Desember 2013Chief Learning Officer

SUHARTO

KATA PENGANTAR

MANAJER PLN PRIMARY ENERGY & POWER GENERATION ACADEMY

PLN CORPORATE UNIVERSITY

Puji syukur ke hadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat, taufik serta hidayahnya, sehingga

penyusunan materi pembelajaran “Programmable Logic Controller (Dasar)” ini dapat diselesaikan

dengan baik dan tepat pada waktunya.

Materi ini merupakan materi yang terdapat pada Direktori Diklat yang sudah disahkan oleh Direktur

Pengadaan Strategis selaku Learning Council Primary Energy & Power Generation Academy. Materi ini

terdiri dari 6 buku yang membahas mengenai PLC, Sistem Kontrol PLC, Jenis dan Komponen PLC,

Pemeliharaan PLC, Pemograman PLC, Dan Petunjuk Praktek Menulis Program & Wiring PLC, sehingga

diharapkan dapat mempermudah proses belajar dan mengajar di Primary Energy dan Power Generation

Academy bagi pegawai dalam melakukan pemeliharaan atau penulisan program pada PLC.

Akhir kata, Pembelajaran ini diharapkan dapat membantu meningkatkan kinerja unit operasional dan

bisa menunjang kinerja ekselen korporat.Tentunya tidak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada

semua pihak yang telah terlibat dalam penyusunan materi pembelajaran ini.Saran dan kritik dari

pembaca/siswasangat diharapkan bagi penyempurnaan materi ini.

iii

Suralaya, 30 Desember 2013

M. IRWANSYAH PUTRA

DAFTAR BUKU PELAJARAN

Buku 1 PLC (Programmable Logic Controller)

Buku 2Sistem Kontrol PLC

Buku 3Jenis dan Komponen PLC

Buku 4Pemograman PLC

Buku 5Pemeliharaan PLC

Buku 6Petunjuk Praktek Penulisan Program dan Wiring PLC

iv

BUKU I

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)

TUJUAN PELAJARAN : Setelah mengikuti pelajaran ini peserta mampu memahami PLC sesuai dengan Standar Perusahaan.

DURASI : 8 JP

PENYUSUN : FAISAL RIFKI KAFIL

Simple Inspiring Performing Phenomenal

DAFTAR ISI

TUJUAN PEMBELAJARAN............................................................................................................i

DAFTAR BUKU PELAJARAN.......................................................................................................iv

TUJUAN PELAJARAN...................................................................................................................v

DAFTAR ISI..................................................................................................................................vi

DAFTAR GAMBAR.......................................................................................................................vi

1. Overview Sistem Kontrol Otomatis.....................................................................................1

2. Sistem Kontrol Otomatis Dengan Elektro-mekanis.............................................................2

3. Programmable Logic Controller (PLC)................................................................................6

4. Perkembangan PLC.........................................................................................................10


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Sistem pengaturan temperatur otomatis......................................................................1

Gambar 2 Relay.............................................................................................................................3

Gambar 3 Kontaktor......................................................................................................................3

Gambar 4 Sistem pengisian tangki air otomatis............................................................................4

Gambar 5 Wiring diagram kontrol elektro-mekanis (a), dan Wiring diagram output (b)................5

Gambar 6 Keluarga PLC Siemens S7...........................................................................................8

Gambar 7 Hubungan PLC.............................................................................................................9

Gambar 8 Modicon dan Dick Morley...........................................................................................11

Gambar 9 PLC Allen Bradley......................................................................................................12

Gambar 10 Contoh PLC modern.................................................................................................13


PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)

1. Overview Sistem Kontrol OtomatisPerkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini telah membawa kita ke zaman yang

serba otomatis. Hampir semua peralatan yang kita temui dapat berjalan sendiri tanpa assist dari

manusia. Sistem otomatis ini lebih sering digunakan karena selain efektif, juga efisien dan relatif

lebih murah. Bisa kita bayangkan, dalam sebuah pabrik misalnya, satu unit robot otomatis dapat

menggantikan puluhan atau bahkan ratusan karyawan manusia. Sehingga tidak heran apabila

permintaan akan sistem otomatis makin meningkat dewasa ini.

Suatu sistem dapat bekerja secara otomatis karena dikontrol oleh sebuah pengatur atau biasa

kita sebut controller. Peran controller pada sistem otomatis sangatlah penting, karna controller-

lah yang mengendalikan semua peralatan yang berkaitan dengan sistem otomatis tersebut.

Sebagai contoh, dalam suatu sistem pengaturan temperatur ruang bakar misalnya, controller

berperan sebagai otak dalam mengatur aliran bahan bakar agar temperature pada ruang bakar

berada di temperatur yang diinginkan operator.

Gambar 1 Sistem pengaturan temperatur otomatis


Dalam mengatur temperatur ruang bakar seperti pada gambar, controller bekerjasama dengan

sensor dan actuator. Sensor berperan sebagai pemberi input (masukan) data temperatur

realtime yang ada di ruang bakar. Sedangkan actuator berfungsi sebagai eksekutor untuk

membuka atau menutup katup bahan bakar. Alur pengaturan temperatur pada ruang bakar

adalah sebagai berikut:

Sensor memberi sinyal input ke Controller. Sinyal tersebut adalah representasi data

kondisi temperatur yang ada di ruang bakar.

Controller menerima sinyal dari sensor, dan mengolah sinyal tersebut. antara lain

membandingkan apakah temperatur yang ada di dalam ruang bakar sudah sama

dengan temperatur yang diinginkan operator.

Setelah diolah oleh controller, maka controller akan melakukan aksi dengan cara

memberikan perintah ke actuator (dalam kasus ini adalah katup) untuk membuka atau

menutup tergantung dari hasil pengolahan sinyal.

Dalam proses control, controller yang digunakan ada berbagai macam tipe dan jenis. Diantara

banyak jenis tersebut, salah satunya adalah control dengan mengunakan elektro mekanis dan

control dengan menggunakan PLC (Programmable Logic Controller).

2. Sistem Kontrol Otomatis Dengan Elektro-mekanisPada awalnya kontrol sistem berbasis pada peralatan Elektro-mekanis seperti Relay dan

Kontaktor. Peralatan elektro-mekanis ini memungkinkan daya dapat diaktifkan dan di non-

aktifkan tanpa saklar mekanis. Baik Relay maupun Kontaktor telah umum digunakan untuk

membuat kontrol logic sederhana. Dalam bekerja, relay dan kontaktor menggunakan medan

magnet untuk mengontrol sebuah saklar (anak kontak), seperti digambarkan pada Gambar 2.1

. Ketika tegangan diterapkan ke koil, maka arus yang dihasilkan akan menciptakan medan

magnet pada koil tersebut. Medan magnet menarik logam switch ke arahnya dan menyentuh

kontak, sehingga saklar (anak kontak) akan tertutup. Kontak yang menutup jika coilnya

terenergize disebut kontak normally open. Sedangkan kontak normally close mempunyai kontak

yang menutup jika coilnya tidak terenergize.


Gambar 2 Relay

Selain menggunakan relay, kita juga bias menggunakan Kontaktor untuk membentuk suatu

sistem control elektro-magnetik. Pada dasarnya, Magnetic Contactor ini sama prinsip kerjanya

dengan sebuah Relay, yaitu menghubung dan memutuskan aliran listrik. Aktuatornya pun

serupa, alat ini menggunakan suatu coil (kumparan) yang bila dialiri listrik kumparan tersebut

memunculkan medan magnet yang akan mengerakan kontak-kontak pada Kontaktor tersebut.

Perbedaan kontaktor dengan Relay adalah, Kontaktor Magnet mempunyai kontak NO utama,

yaitu kontak yang mungkin dibuat khusus untuk mengontrol sebuah motor 3 phase.

Gambar 3 Kontaktor

Disana kita bisa melihat ada Kontak Bantu NC, Kontak bantu NO, 3 kontak No Utama, , dan

Koil Magnet.


Untuk Kontak NO Utama biasanya kontak ini dihubungkan ke Motor 3 Fasa. Sementara untuk

Kontak Bantu NC dan NO dipergunakan untuk membantu pengoperasian suatu beban.

Bila dibedakan berdasarkan tegangan koilnya, Kontaktor dan relay dibedakan menjadi dua

jenis, Yaitu Kontaktor/Relay DC dan Kontaktor/Relay AC. Perlu diingat, bila kita ingin memakai

Kontaktor Magnet berjenis AC, kita harus mengetahui spesifikasi dari Kontaktor tersebut. Karna

tegangan input untuk Kontaktor Magnet AC sangat bervariasi. Dimulai dari 110V, 220V, 380V,

dan ada yang lebih tinggi lagi. Sedangkan Untuk Kontaktor/Relay DC sebenarnya juga memiliki

input tegangan yang bervariasi mulai dari 5V, 9V, 12V, atau 24V. Walaupun tegangan inputnya

kecil, kita pun harus berhati-hati. Karna input yang tidak sesuai pada spesifikasi dapat merusak

alat tersebut.

Relay dan Kontaktor dapat digunakan untuk membuat suatu rangkaian control logic, yaitu

dengan cara mengkombinasikan kontak-kontak normally open dan normally close sesuai

dengan kebutuhan. Sebagai contoh, kita dapat merancang sebuah sistem pengisian air tandon

secara otomatis seperti gambar berikut dengan menggunakan kontrol elektro-mekanis.

Gambar 4 Sistem pengisian tangki air otomatis


Dari gambar 1.4 di atas dapat kita buat proses kontrolnya sebagai berikut :

jika level tangki low, maka pompa akan beroperasi atau “on” otomatis oleh level switch

atas.

Pompa juga dapat dioperasikan secara manual dengan tombol “start”.

Jika level tangki tinggi, maka pompa akan berhenti atau “off” otomatis oleh level switch.

Pompa juga dapat dihentikan secara manual dengan menggunakan tombol “stop”.

Jika kontrol proses dari proses kontrol diatas ingin dirancang menggunakan peralatan logic

elektro-mekanikal, maka gambar wiring diagramnya adalah sebagai berikut.

(a) (b)

Gambar 5 Wiring diagram kontrol elektro-mekanis (a), dan Wiring diagram output (b)

Prinsip kerja dari rangkaian di atas adalah jika PB start ditekan atau limit switch bawah aktif dan

limit switch atas belum aktif maka kontaktor K1 akan aktif, sehingga motor pompa akan aktif.

Rangkaian kontrol juga ditahan dengan menggunakan rangkaian latching dengan

menggunakan kontak bantu dari K1, sehingga jika PB start dilepas, kontaktor masih tetap aktif,

sehingga motor pompa masih bekerja.


Jika pada saat pompa bekerja mengisi tandon dan limit switch atas aktif atau PB stop ditekan,

maka kontaktor akan kehilangan suplai dayanya, sehingga kontaktor akan tidak aktif dan motor

pompa juga akan mati.

Dari rangkaian kontrol elektro-mekanis di atas, kita akan mengalami kesulitan jika ingin

mengganti sistem kontrolnya, karena kita harus mengkabel ulang rangkaian kontrol di atas.

Kasus tersebut adalah salah satu contoh dari kelemahan sistem kontrol elektro-mekanis,

adapun kelemahan atau kekurangan sistem kontrol elektro-mekanis adalah sebagai berikut :

Jika pada suatu saat kita ingin merubah proses kontrol dari sistem tersebut, maka kita

harus mengkabel ulang rangkaian kontrol relay elektro-mekanis sistem tersebut,

sehingga akan memakan waktu yang cukup lama dan biaya yang cukup besar.

Rangkaian kontrol elektro-mekanis memerlukan ruang yang besar karena terdiri dari

banyak komponen kontrol.

Kita tidak bisa memonitor kerja sistem dari jarak jauh, kita hanya bisa memonitornya

dengan melihat langsung ke lokasi sistem tersebut.

Jika kita merancang sebuah sistem yang kompleks dengan kontrol elektro-mekanis,

maka kita akan membutuhkan banyak relay dan kabel, sehingga biaya akan semakin

besar.

Jika kita akan membuat sistem yang sama di tempat yang lain dengan menggunakan

kontrol logic relay, maka kita harus merangkai ulang wiring diagramnya, sehingga akan

memerlukan banyak waktu.

Untuk mengatasi kelemahan-kelemahan control dengan elektro-mekanis maka berkembanglah

sistem control dengan menggunakan PLC (Programmable Logic Controller).

3. Programmable Logic Controller (PLC)Programmable Logic Controller (PLC) adalah suatu peralatan kontrol yang dapat diprogram

untuk mengontrol proses atau operasi mesin. Definisi lain dari Programmable Logic

Controller menurut Capiel (1982) adalah “sistem elektronik yang beroperasi secara digital

dan didesain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan

memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang


mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, pewaktuan,

pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-

modul I/O digital maupun analog”.

Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai berikut :

1. Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpan

program yang telah dibuat yang dengan mudah diubah-ubah fungsi atau

kegunaannya.

2. Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara aritmatik dan

logic (ALU), yakni melakukan operasi membandingkan, menjumlahkan,

mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya.

3. Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur proses

sehingga menghasilkan output yang diinginkan.

PLC dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relai sequensial dalam suatu sistem

kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh

orang yang tidak memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara khusus.

PLC dapat bekerja apabila memory di dalamnya telah terisi program. Alat ini bekerja

berdasarkan input-input yang ada dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang

kemudian akan meng-ON atau meng-OFF kan output-output. “1” menunjukkan bahwa

keadaan yang diharapkan terpenuhi sedangkan “0” berarti keadaan yang diharapkan tidak

terpenuhi.Peralatan input dapat berupa sensor, push button pada panel kontrol, limit switch

atau peralatan lainnya. Sedangkan peralatan output dapat berupa switch yang menyalakan

lampu indikator, relay atau kontaktor yang menggerakkan motor atau peralatan lain.

Selain itu PLC juga menggunakan memory yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi-

instruksi yang melaksanakan fungsi-fungsi khusus seperti : logika pewaktuan, sekuensial dan

aritmetika. Instruksi-instruksi tersebut disusun sedemikian rupa sehingga dapat mengendalikan

suatu mesin atau proses melalui modul-modul I/O.

Munculnya PLC dimulai pada tahun 1970-an, dan telah menjadi pilihan yang paling umum untuk

pengatur sistem di industri manufaktur, pembangkitan listrik, dan Oil&Gas.


Sejak saat itu, PLC telah mendapatkan popularitas di dunia industri dan mungkin akan tetap

mendominasi untuk beberapa waktu ke depan. Berikut ini adalah beberapa keuntungan yang

ditawarkan oleh PLC.

Biaya yang relatif untuk mengendalikan sistem yang kompleks

Fleksibel dan dapat diterapkan kembali untuk mengontrol sistem lainnya dengan cepat

dan mudah.

Kemampuan komputasi memungkinkan kontrol yang lebih canggih

Troubleshooting lebih mudah

Dapat meng-handle sistem yang mempunyai banyak input-output

Gambar 6 Keluarga PLC Siemens S7

Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas. Dalam prakteknya PLC dapat dibagi secara umum

dan secara khusus . Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut:

1. Sekuensial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang

digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini

PLC menjaga agar semua step atau langkah dalam proses sekuensial berlangsung

dalam urutan yang tepat.


2. Monitoring Plant. PLC secara terus menerus memonitor status suatu sistem

(misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang

diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi

batas) atau menampilkan pesan tersebut pada operator.

Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal masukan proses yang dikendalikan lalu

melakukan serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut sesuai dengan

program yang tersimpan dalam memori lalu menghasilkan sinyal keluaran untuk

mengendalikan aktuator atau peralatan lainnya.

Gambar 7 Hubungan PLC


4. Perkembangan PLC

Sebelum PLC diciptakan, sistem kontrol yang digunakan untuk membantu kegiatan produksi di

industri-industri pada masa itu masih berbasis relay logic. Sistem berbasis relay logic

menggunakan relay untuk melakukan kegiatan pengendalian system. Namun, sayangnya

penggunaan relay ini tidak terlalu memuaskan karena kurang fleksibel terhadap perubahan

dalam sistem. Apabila suatu pabrik ingin meningkatkan kapasitas produksinya, maka sistem

kontrol yang mengendalikan kegiatan produksi di pabrik tersebut juga harus dirubah. Dalam

sistem kendali berbasis relay logic, perubahan tersebut membutuhkan biaya yang besar dan

sangat melelahkan. Selain itu sistem berbasis relay logic juga menyita ruang yang banyak dan

biaya pemeliharaannya juga sangat besar.

The Hydramatic Division pada General Motors Corporation lah yang pertama kali

menspesifikasikan kriteria-kriteria untuk Programmable Logic Controller (PLC) yang pertama

pada tahun 1968. Tujuan mereka saat itu adalah untuk menggantikan sistem kontrol berbasis

relay yang mereka gunakan karena tidak fleksibel dan memakan biaya yang sangat besar.

Untuk itu, mereka mengumumkan untuk menerima proposal yang sanggup untuk menggantikan

sistem kontrol relay mereka dengan suatu perangkat elektronik yang handal dengan spesifikasi

sebagai berikut:

Sistem kontrol yang baru tersebut harus mempunyai harga yang bersaing dengan

sistem kontrol berbasis relay yang digunakan saat itu.

Sistem tersebut harus tahan terhadap kondisi lingkungan industri yang berat.

Antarmuka input dan output harus mudah untuk diganti-diganti.

Controller harus didesain dalam bentuk modul-modul sehingga bagian-bagian tertentu

dapat dilepas sewaktu-waktu untuk penggantian atau perbaikan.

Sistem kontrol mempunyai kemampuan untuk mengumpulkan data dan mengirimkannya

ke central system.

Sistem kontrol tersebut harus dapat digunakan lagi untuk kondisi yang berbeda.

Metode untuk memprogram controller harus sederhana sehingga mudah dipahami oleh

karyawan pabrik.


Proposal yang menang dan memenuhi spesifikasi yang diinginkan oleh Hydramatic Division

adalah proposal yang dimenangkan oleh Bedford Associates. Dick Morley salah satu anggota

tim dari Bedford Associates yang memenangkan proposal tersebut dianggap sebagai “bapak”

dari PLC. PLC pertama yang diciptakan oleh Bedford Associates tersebut memenuhi semua

kriteria yang diinginkan oleh Hydramatic Division.

Gambar 8 Modicon dan Dick Morley

Dalam waktu singkat penggunaan PLC mulai menyebar ke industri-industri lain. Pada tahun

1971, PLC mulai digunakan untuk menggantikan relay pada industri-industri seperti: industri

makanan dan minuman, industri pengolahan metal, industri manufaktur, dan industri pulp dan

kertas.


Gambar 9 PLC Allen Bradley

Kesuksesan PLC ini dikarenakan kemampuannya yang merupakan sebuah peningkatan

signifikan dari sistem kontrol berbasis relay karena lebih mudah digunakan, membutuhkan

ruang dan energi yang lebih sedikit, mempunyai indikator-indikator untuk mendiagnosis

sehingga lebih memudahkan troubleshooting apabila terjadi masalah, dan dapat digunakan lagi

untuk proyek yang lain apabila proyek yang sedang berjalan dihentikan.


Gambar 10 Contoh PLC modern

Kemampuan PLC terus dikembangkan hingga sekarang. PLC saat ini mempunyai scan times

yang lebih cepat karena menggunakan teknologi mikroprosesor yang lebih maju. Kemampuan

input-output nya juga meningkat menjadi lebih hemat ruang dan berbiaya lebih rendah.

Walaupun kemampuan PLC terus meningkat sehingga mempunyai scan times yang lebih

cepat, tipe-tipe antarmuka yang lebih bervariasi, kemampuan memproses data yang lebih

canggih, namun spesifikasi PLC tetap mempertahankan tujuan awal penciptanya, yaitu mudah

untuk digunakan dan dipelihara.


PLC Buku 1

Documents

Transcript of PLC Buku 1