pengenalan PLC

1.1    Pengenalan

isi PLC

Sistem kendali dalam teknik listrik mempunyai arti suatu peralatan atau sekelompok peralatan yang digunakan untuk mengatur fungsi kerja suatu mesin dan memetakan tingkah laku mesin tersebut sesuai dengan yang dikehendaki. Fungsi kerja mesin tersebut mencakup antara lain menjalankan (start), mengatur (regulasi), dan menghentikan suatu proses kerja. Pada umumnya, sistem kendali merupakan suatu kumpulan peralatan listrik atau elektronik, peralatan mekanik, dan peralatan lain yang menjamin stabilitas dan transisi halus serta ketepatan suatu proses kerja. Sistem kendali mempunyai tiga unsur yaitu input, proses, dan output.

Gambar 1.1 Komponen Sistem Kendali

Input pada umumnya berupa sinyal dari sebuah transduser, yaitu alat yang dapat merubah besaran fisik menjadi besaran listrik, misalnya tombol tekan, saklar pembatas, termostat, dan lain-lain. Transduser memberikan informasi mengenai besaran yang diukur, kemudian informasi ini diproses oleh bagian proses. Bagian proses dapat berupa rangkaian kendali yang menggunakan peralatan yang dirangkai secara listrik, atau juga berupa suatu sistem kendali yang dapat diprogram, misalnya PLC.

Pemrosesan informasi (sinyal input) menghasilkan sinyal output yang  selanjutnya digunakan untuk mengaktifkan aktuator (peralatan output) yang dapat berupa motor listrik, kontaktor, katup selenoid, lampu, dan sebagainya. Dengan peralatan output, besaran listrik diubah kembali menjadi besaran fisik. Sistem kendali dibedakan menjadi dua, yaitu sistem kendali loop terbuka dan sistem kendali loop tertutup.

Sistem Kendali Loop Terbuka        proses pengendalian di mana variabel input mempengaruhi output yang dihasilkan. Gambar 1.2 menunjukkan diagram blok sistem kendali loop terbuka.

           

Gambar 1.2 Diagram Blok sistem kendali loop terbuka

Dari gambar 1.2 di atas, dapat dipahami bahwa tidak ada informasi yang diberikan oleh peralatan output kepada bagian proses sehingga tidak diketahui apakah hasil output sesuai dengan yang dikehendaki.

Sistem Kendali Loop Tertutup     suatu proses pengendalian di mana variabel yang dikendalikan (output) disensor secara kontinyu, kemudian dibandingkan dengan besaran acuan.

Variabel yang dikendalikan dapat berupa hasil pengukuran temperatur, kelembaban, posisi mekanik, kecepatan putaran, dan sebagainya. Hasil pengukuran tersebut diumpan-balikkan ke pembanding (komparator) yang dapat berupa peralatan mekanik, listrik, elektronik, atau pneumatik.

Pembanding membandingkan  sinyal sensor yang berasal dari variabel yang dikendalikan dengan besaran acuan, dan hasilnya berupa sinyal kesalahan. Selanjutnya, sinyal kesalahan diumpankan kepada peralatan kendali dan diproses untuk memperbaiki kesalahan sehingga menghasilkan output sesuai dengan yang dikehendaki. Dengan kata lain, kesalahan sama dengan nol.

         

Gambar 1.3 Diagram Blok sistem kendali loop tertutup

Sistem Kendali PLC

Pada sistem otomasi, PLC merupakan ‘Jantung’ sistem kendali. Dengan program yang disimpan dalam memori PLC, dalam eksekusinya, PLC dapat memonitor keadaan sistem melalui sinyal dari peralatan input, kemudian didasarkan atas logika program menentukan rangkaian aksi pengendalian peralatan output luar.

PLC dapat digunakan untuk mengendalikan tugas-tugas sederhana yang berulang-ulang (sekuensial), atau di-interkoneksi dengan yang lain menggunakan komputer (host) melalui sejenis jaringan komunikasi untuk mengintegrasikan pengendalian proses yang kompleks.

Gambar 1.4 Diagram Skema Sistem Kendali PLC terpusat

Sistem kendali PLC hadir dalam berbagai bentuk dan beragam dalam skala impelemntasinya; dari power plant sampai ke mesin semikonduktor. Sebagai hasil dari perkembangan teknologi, tugas-tugas kendali yang rumit dimudahkan oleh sistem kendali otomatis yang secara umum dalam dunia industri berupa ProgrammableLogic Controller (PLC), komputer host, dan lain sebagainya. Selain antarmuka sinyal (signal interfacing) ke perangkat kerja (seperti: panel operator, motor-motor, sensor-sensor, sakelar-sakelar, katup solenoid dan sebagainya), kemampuan di dalam komunikasi jaringan memungkinkan implementasi dalam skala yang lebih besar dan koordinasi berbagai proses juga menyediakan fleksibelitas yang tinggi dalam merealisasikan sistem kendali terdistribusi.

Gambar 1.5 Diagram Skema Konsep Aplikasi PLC

Setiap komponen dalam sistem kendali memegang peranan penting (tanpa melihat dimensinya) dalam proses yang dijalankan. Sebagai contoh, Gambar 1-2 memperlihatkan bahwa PLC tidak dapat mengetahui apa yang terjadi tanpa adanya perangkat sensor. Apabila diperlukan, sebuah komputer host dapat dipasang untuk mengkoordinasikan aktifitas kendali pada level dasar (shop floor atau device level).

PLC, sekarang juga dikenal sebagai Programmable Controller atau Programmable Automations Controller (PAC) merupakan perangkat kendali logika; yang termasuk keluarga  komputer yang dapat diprogram secara berulang-ulang. PLC dapat menyimpan intruksi-instruksi logika, seperti sequencing, timing, counting, data manipulation, dan communication untuk mengendalikan mesin-mesin industri dan proses-proses industri. Gambar 1-3 mengilustrasikan diagram skema konsep aplikasi PLC.

PLC juga dapat didefinisikan sebagai komputer industri yang didesain dengan arsitektur khusus, baik dalam unit sentral dalam PLC itu sendiri, maupun rangkaian antarmukanya dengan perangkat-perangkat kendali (koneksi Input/Output (I/O) dengan dunia nyata).

1.2    Perspektif Sejarah PLC

Hydramatic Division of General Motors Corporation menentukan kriteria (spesifikasi) PLC pertama kalinya sekitar tahun 1968. Tujuan utamanya untuk mengeliminasi pengeluaran (cost) sehubungan dengan ketidakflexibelan sistem kendali rele (relay-logic). Spesifikasi memerlukan sistem solid-state dengan fleksibilitas sehandal komputer yang dapat: bertahan dalam lingkukan industri, mudah diprogram dan diperbaiki oleh para engineer dan teknisi, serta dapat dipakai berulang-ulang. Sistem kendali itu (dalam hal ini PLC) dapat mengurangi waktu sisa (downtime) dari mesin-mesin industri dan menyediakan perluasan untuk masa depan. Beberapa spesifikasi PLC, yakni:

§  Cost competitive, harus mampu bersaing harga dengan menggunakan sistem relay-logic,

§  sistem tersebut mampu bertahan dalam lingkungan industri,

§  expandability, antarmuka input dan output dapat diganti dengan mudah,

§  modularity, desain dalam bentuk modular, sehingga mudah dalam proses subassembly dan penggantian ataupun perbaikan,

§  mampu melewatkan/mengirimkan data ke sistem sentral,

§  reuseable, dapat dipakai berulang-ulang,

§  programmablity, metode pemrogrammannya haruslah mudah, sehingga mudah dimengerti oleh personil yang menangani sistem tersebut.

PLC yang Pertama

Untuk memenuhi spesifikasi yang ditetapkan oleh Hydramatic Division of General Motors Corporation, akhirnya pada tahun 1969 PLC yang pertama berhasil ditemukan. PLC ini memberikan terobosan bagi teknologi kendali yang baru. PLC ini memiliki fitur serupa relay-logic untuk menggantikan fungsi pengawatan fisik (hardwired) pada sistem kendali relay logic.

Dalam kurun waktu yang singkat, PLC mulai digunakan untuk berbagai jenis industri lainnya. Pada tahun 1971, penggunaan PLC sebagai pengganti relay-logic semakin luas di dunia industri.

Konsep Desain PLC

PLC keluaran pertama memiliki fitur yang lebih sempit, yakni hanya berfokus sebagai pengganti relay-logic. Fungsi utamanya adalah untuk menghasilkan operasi sekuensial mesin – mesin industri, sepertihalnya relay-logic. Operasi ini berupa kendali ON/OFF dari mesin-mesin dan proses-proses industri yang memerlukan operasi pengulangan, misalnya pada aplikasi transfer line, grinding dan boring machine. Meskipun demikian, PLC mengalami kemajuan yang pesat dibandingkan relay-logic. PLC ini sangat mudah diinstall, membutuhkan ruang yang lebih kecil, dan tentunya energi yang dikonsumsi juga lebih kecil, memiliki indikator yang memudahkan troubleshooting, dan tidak seperti relay, PLC dapat dipakai kembali setelah discrapped.

Bila dibandigkan dengan sistem instrumentasi analog, relay-logic, dan IC-digital & microprosessor, PLC termasuk pengendali jenis baru. Meskipun fitur –fitur PLC terus dikembangkan selama bertahun-tahun, seperti kecepatan operasi, jenis-jenis ntarmuka, kemampuan pemrosesan data, spesifikasinya tetap mengacu pada kriteria design semula, yakni PLC sederhana untuk digunakan dan dirawat (maintain).

PLC Sekarang Ini

Berbagai teknologi berhasil mengembangkan PLC. Perkembangan ini tidak hanya pada segi desainnya, melalinkan pendekatan filosopi dari arsitektur sistem kendali. Perubahan terjadi pada hardware dan software-nya. Berikut ini adalah beberapa pencapaian perkembangan terkini dari PLC:

§  Scantime yang lebih cepat telah dapat dicapai dengan menggunakan microprocessor dan teknologi elektronika,

§  Dimensinya yang semakin kecil baik small maupun micro low-cost PLC (lihat Gambar 1-6), sehingga harganya menjadi lebih murah dengan fitur-fitur yang spesifik.

§  Modular I/O system (Lihat Gambar 1-7) yang menawarkan high-density I/O system yang menyediakan antarmuka space-efficient.

§  Intelligent, antarmuka I/O berbasis microprocessor dapat diekpansi untuk pemrosesan terpusat. Antarmuka tipikal termasuk PID (Proportional Intergral Derivative), network, Canbus, fieldbus, ASCII communication, positioning, dan language modules (seperti bahasa Basic, Pascal dan C).

§  Peningkatan dalam desain mekanis termasuk adanya terminal I/O dan unit-unit integral.

§  Peralatan peripheral meningkatkan teknik antarmuka dengan operator dan dokumentasi sistem sekarang merupakan bagian standar dari sistem.

   

Gambar 1.6 Small & Micro PLC

Gambar 1.7 Modular PLC

Berbagai pencapaian yang telah diraih akhirnya memberikan kemajuan yang signifikan dala keluarga programmable controller. Keluarga PLC ini terdiri dari produk yang bervariasi mulai micro/small PLC, yang terdiri dari 10 I/O sampai large PLC yang mencakup 8000 I/O poin dan memori sebesar 128.000 word. Keluarga PLC ini, menggunakan sistem I/O bersama dan pemrograman peripheral, dapat juga untuk antarmuka komunikasi jaringan lokal. Konsep keluarga merupakan pengembangan cost-saving yang penting untuk para pengguna (user).

Sejalan dengan perkembangan hardware PLC, software PLC juga mengalami perkembangan, seperti:

§  PLC dilengkapi dengan tool pemrograman berorientasi obyek dan berbagai bahasa pemrograman yang berdasar pada standar IEC 1131-3.

§  Small PLC juga dilengkapi dengan instruksi- instruksi yang dapat menjangkau area aplikasi yang luas

§  Bahasa tingkat tinggi, seperti bahasa Basic, dan C, telah diimplementasikan dalam beberaa jenis modul PLC untuk menyediakan ruang yang lebih fleksibel dalam pemrograman saat adanya komunikasi dengan perangkat peripheral ataupun manipulasi data.

§  Instruksi-instruksi Functional Block tingkat lanjut yang telah dimplementasikan pada instruksi ladder diagram untuk memperluas kemampuan software dengan perintah-perintah pemrogramman yang sederhana.

§  Men-diagnosa dan mendeteksi kesalahan telah diekspan dari diagnosa sistem sederhana, yang dapat mendeteksi malfunction pada proses-proses kendali mesin-mesin industri.

§  Fungsi matematika yang memberi solusi dalam berbagai kalkulasi yang rumit dalam aplikasi sistem kendali yang memerlukan gauging, balancing, dan komputasi statistics.

§  Instruksi pengolah data dapat memberi solusi dalam mederhanakan aplikasi kendali dan akuisisi data yang kompleks, yang melibatkan storage, tracking, dan retrieval dari sejumlah besar data.

Gambar 1.8 Fitur terbaru PLC

PLC memberikan banyak kelebihan dari yang diperkirakan. PLC mampu berkomunikasi dengan sistem kendali yang lain, PLC juga dapat menghasilkan laporan produksi, penjadualan produksi, dan diagnosa pada kesalahan dari mesin atau proses industri. Perluasan PLC memberi kontribusi yang penting pada pendapatan kualitas dan produktifitas yang tinggi.

Sampai saat ini (lihat Gambar 1-8), PLC telah dikembangkan dengan kemampuan untuk kendali jaringan Internet, kolaborasi dengan sistem Computer Integrated Manufacturing (CIM), sampai ke dukungan interface grafis (GUI) pada Human Machine Interface (HMI/SCADA).

1.3    Keunggulan PLC

Di dunia industri yang serba kompetitif pada dewasa ini, efisiensi produksi secara umum merupakan kunci sebuah kesuksesan. Efisiensi produksi meliputi bidang yang sangat luas seperti :

a.      kecepatan peralatan produksi dan set up produksi lebih mudah

b.      harga material dan tenaga kerja yang rendah dari sebuah produksi

c.       perbaikan kualitas dan memperkecil kesalahan

d.     memperkecil waktu prouksi.

e.      rendahnya dari peralatan produksi.

Programmable controller menjawab beberapa kebutuhan diatas dan merupakan sebuah faktor kunci dalam efisiensi produksi di industri.

Dalam konsep tradisional, automasi hanya dapat digunakan untuk memproduksi satu jenis item. Sekarang perlu mengotomatisasi produksi dengan berbagai macam variasi yang baik, dalam jumlah yang cukup, seperti produksivitas yang lebih tinggi dan penambahan investasi dan peralatan yang kecil.

Dalam sistem produksi yang fleksibel, programmable controller merupakan jawabannya. Sistem ini meliputi peralatan otomatis seperti Non Conection mesin, robot-robot industri, transportasi otomatis dan komputer kontrol dari produksi  PLC baik digunakan dalam sistem produksi otomasi.

Pada saat rele-rele elektromagnetik digunakan, rele kontrol panel menjadi pusat pengendalian yang sekuensial. Dan bila transistor-transistor digunakan, juga dilengkapi dengan rele-rele elektromagnetik. Sekarang, sistem kontrol telah dikembangkan  meliputi sistem industri yang lengkap dan dikombinasikan dengan kontrol umpan balik, pemrosesan data dan sistem monitor sentral. Sistem kontrol konvensional digital tidak dapat  berperilaku seperti programmable logic control.  Secara umum berikut ini adalah Perbandingan antara sistem kontrol digital dan  PLC.

Item	Sistem Logic	PLC
Perangkat keras (Hardware)	Perlu spesifikasi	Umum
Skala kontrol	Kecil dan menengah	Menengah dan besar
Penambahan atau perubahan spesifikasi	Sulit	Mudah
Waktu proses	Beberapa hari	Singkat
Pemeliharaan	Sulit	Mudah
Realibilitas	Tergantung dari disain dan produksi	Sangat tinggi
Efisiensi ekonomi	Menguntungkan pada skala operasi yang kecil	Menguntungkan pada skala yang kecil, menengah dan besar

Mengapa PLC diminati?

PLC merupakan “komputer khusus” untuk aplikasi dalam industri, untuk memonitor proses, dan untuk menggantikan hard wiring control dan memiliki bahasa pemrograman sendiri. Akan tetapi PLC tidak sama akan personal computer karena PLC dirancang untuk instalasi dan perawatan oleh teknisi dan ahli listrik di industri yang tidak harus mempunyai skill elektronika yang tinggi dan memberikan fleksibilitas kontrol berdasarkan eksekusi instruksi logika. Karena itulah PLC semakin hari semakin berkembang baik dari segi jumlah input dan output, jumlah memory yang tersedia, kecepatan, komunikasi antar PLC dan cara atau teknik pemrograman. Hampir segala macam proses produksi di bidang industri dapat diotomasi dengan menggunakan PLC. Kecepatan dan akurasi dari operasi bisa meningkat jauh lebih baik menggunakan sistem kontrol ini. Keunggulan dari PLC adalah kemampuannya untuk mengubah dan meniru proses operasi di saat yang bersamaan dengan komunikasi dan pengumpulan informasi-informasi vital.

Secara umum, keuntungan atau keunggulan penggunaan PLC dalam sistem otomasi, yakni:

·         Mampu bekerja dalam Harsh Plant Environment. PLC dapat beroperasi pada beberapa kondisi suhu, kelembaban, fluktuasi dan gangguan tegangan. PLC memiliki reliabilitas yang tinggi dibandingkan dengan sistem   konvensional.

·         Reliabilitas yang tinggi

·         Sangat baik untuk kontrol mesin dalam sistem otomasi industri

·         Mempunyai standarisasi perangkat keras kontroler.

·         Investasi yang relatif kecil. Rangkaian kontrolnya diwujudkan dalam bentuk penulisan program. PLC ini merupakan aset suatu perusahaan, yang dapat digunakan untuk jangka yang panjang dan luas penggunaannya.

·         Perawatannya mudah. Indikator input dan output PLC memberikan kemudahan dan kecepatan dalam menangani troubleshooting system. Selain itu PLC juga mempunyai tipe plug-in relay pada konfigurasi output.

·         Proses yang singkat. Ini disebabkan oleh adanya fungsi self-diagnostic dapat digunakan untuk memeriksa kesalahan CPU, kesalahan jumlah, kesalahan memori, kesalahan I/O dan batere.

·         Ukuran yang kecil dan penyerapan daya yang rendah.

·         Memperpendek waktu produksi

·         Mudah dimodifikasi

·         Biaya produksi dapat dihitung dengan tepat

·         Waktu training yang pendek

·         Fleksibilitas software dapat merubah dan menambah beberapa spesifikasi dalam pemrosesan system kontrol

·         Menyediakan solusi kendali untuk aplikasi yang lebih luas

·         Tidak hanya digunakan dalam kontrol sekuensial dan proses parallel tetapi untuk berbagai jenis kontrol yang diperlukan, baik dari single mesin kontrol sampai sistem otomasi industri.

·         Fungsi level tinggi lebih mudah dibuat dalam PLC.

Dari berbagai kelebihan diatas PLC juga memiliki kekurangan antara lain yang sering disoroti adalah bahwa untuk memrogram suatu PLC dibutuhkan seseorang yang ahli dan sangat mengerti dengan apa yang dibutuhkan pabrik dan mengerti tentang keamanan atau safety yang harus dipenuhi. Sementara itu orang yang terlatih seperti itu cukup jarang dan pada pemrogramannya harus dilakukan langsung ke tempat dimana server yang terhubung ke PLC berada, sementara itu tidak jarang letak main computer itu di tempat-tempat yang berbahaya. Oleh karena itu diperlukan suatu perangkat yang mampu mengamati, meng-edit serta menjalankan program dari jarak jauh.

sumber: Aripriharta,S.T.

Posted in: