Post on 21-Jan-2016
description
Programmable Logic Controller (PLC)
2
Hakam Rahmatullah
Daftar Isi
Daftar Isi.......................................................................................... 2
A. Sejarah Programmable Logic Controller (PLC).......................... 3
B. Prinsip Operasi Programmable Logic Controller (PLC)............. 5
C. Komponen Penyusun Programmable Logic Controller (PLC)... 6
D. Kelebihan Programmable Logic Controller (PLC)..................... 10
E. Kekurangan Programmable Logic Controller (PLC).................. 12
Penutup ........................................................................................... 14
Daftar Pustaka................................................................................. 15
Programmable Logic Controller (PLC)
3
Hakam Rahmatullah
PROGRMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)
A. Sejarah Programmable Logic Controller (PLC)
Saat kebutuhan suatu produksi berubah maka hal tersebut berkaitan erat
dengan perubahan sistem yang mengontrolnya. Besar kecil produksi setiap saat
akan berubah berdasarkan permintaan, oleh karena itu semakin seringnya pula
pergantian sistem kontrolnya. Dan pada saat itu masih menggunakan relay.
Karena relay merupakan alat mekanik, tentunya memiliki umur atau masa
penggunaan terbatas, yang pada akhirnya membutuhkan jadwal perawatan yang
ketat. Pelacakan kerusakan atau kesalahan menjadi cukup merumitkan jika banyak
relay yang digunakan. Misalnya saja sebuah panel kontrol yang dilengkapi dengan
monitor ratusan hingga ribuan relay yang terdapat pada sistem kontrol tersebut.
Bagaimana kompleksnya melakukan pengkabelan pada relay-relay tersebut.
Dan pada akhirnya pada tahun 1960-an, PLC pertama kali diperkenalkan
oleh Bedford Associate (Bedford, MA). Alasan utama perancangan PLC adalah
untuk menghilangkan beban ongkos perawatan dan penggantian sistem kontrol
mesin berbasis relay. Usulan tersebut dinamakan MODICON (Modular Digital
Conntroller) yang pada awalnya ditujukan untuk perusahaan-perusahaan mobil di
Amerika. Sedangkan perusahaan lain mengajukan sistem berbasis komputer.
Modicon 084 merupakan PLC pertama di dunia yang digunakan pada produk
komersil.
Gambar 1 Modicon 084
Programmable Logic Controller (PLC)
4
Hakam Rahmatullah
Pada pertengahan tahun 1970-an, teknologi PLC yang dominan adalah
sekuenser mesin kondisi dan CPU berbasis bit-slice. Prosesor AMD 2901 dan
2903 cukup popular digunakan dalam MODICON dan PLC A-B. Microprosesor
konvensional kekurangan daya dalam menyelesaikan secara cepat logika PLC
untuk semua PLC, kecuali PLC kecil. Setelah mikroposesor konvensional
mengalami perbaikan dan pengembangan, PLC yang besar-besar mulai banyak
menggunakannya. Hingga saat ini ada yang masih berbasis pada AMD
2903. Kemampuan komunikasi pada PLC mulai muncul pada awal-awal tahun
1973. Sistem yang pertama adalah Modbusnya MODICON.
Dengan demikian PLC bisa melakukan komunikasi dengan PLC lain dan
bisa ditempatkan lebih jauh dari lokasi mesin sesungguhnya yang dikontrol.
Kemampuan komunikasi PLC ini dapat digunakan untuk mengirimkan dan
menerima berbagai macam tegangan untuk membolehkan dunia analog ikut
terlibat. Karena tidak ada standarisasi mengakibatkan komunikasi PLC menjadi
mimpi buruk untuk protokol-protokol dan jaringan-jaringan yang tidak
compatible. Tetapi bagaimanapun juga, saat itu merupakan tahun yang hebat
untuk PLC.
Pada tahun 1980-an dilakukan usaha untuk menstandarisasi komunikasi
dengan protokol otomasi pabrik milik General Motor (General Motor’s
Manufacturing Outomation Protocaol (MAP)). Hal ini juga merupakan waktu
untuk memperkecil ukuran PLC dan pembuatan perangkat lunak pemrograman
melalui pemrograman simbolik dengan komputer PC dari pada terminal
pemrogram atau penggunaan pemrogram genggam (handheld programmer).
Sekarang PLC terkecil seukuran dengan sebuah kontrol relay tunggal (seperti
produk ZEN Programmable Relay dari Omron). Tahun 1990-an dilakukan
reduksi protokol baru dan modernisasi lapisan fisik dari protokol-protokol populer
yang bertahan pada tahun 1980-an. Standart terakhir (IEC 1131-3) berusaha untuk
menggabungkan bahasa pemrograman PLC dibawah satu standart international.
Programmable Logic Controller (PLC)
5
Hakam Rahmatullah
B. Prinsip Operasi Programmable Logic Controller (PLC)
Prinsip operasi dari PLC cukup sederhana. Sistem antarmuka Input/Output
dihubungkan dengan field devices. Field devices tersebutlah yang nantinya akan
terhubung dengan mesin atau komponen-komponen lain yang digunakan untuk
mengendalikan suatu proses. Field devices dapat berupa komponen analog atau
dapat juga berupa komponen discrete, seperti: limit switches, pressure
transducers, push buttons, motor starters, solenoids, dan lain-lain. Antarmuka
Input/Output menyediakan koneksi antara CPU dan komponen yang menyediakan
informasi (input) dan komponen yang dikendalikan (output).
Selama operasi, PLC melakukan tiga proses:
1. PLC membaca atau menerima data dari field devices melalui antarmuka
input.
2. PLC mengeksekusi atau menjalankan program yang tersimpan di sistem
memorinya berdasarkan data yang diterima dari field devices.
3. PLC menulis atau memperbarui keadaan dari output devices melalui
antarmuka output.
Tiga proses tersebut, membaca masukan, mengeksekusi program, dan
memperbarui keadaan dari output devices dikenal sebagai scanning.
Gambar 2 Scanning process
Programmable Logic Controller (PLC)
6
Hakam Rahmatullah
Sistem input/output membentuk sistem antarmuka sehingga field devices
dapat terhubung dengan controller. Tujuan utama dari antarmuka adalah untuk
mengkondisikan sinyal yang berbeda-beda yang diterima atau dikirim ke field
devices agar dapat berkomunikasi dengan baik dengan controller. Sinyal-sinyal
yang diterima dari sensor-sensor (contoh: push buttons, limit switches, analog
sensors, selector switches, dan tumbwheel switches) dihubungkan ke terminal
yang terdapat pada antarmuka input.
Sedangkan komponen-komponen yang ingin dikendalikan seperti motor
starters, solenoid valves, pilot lights, dan position valves, dihubungkan ke
terminal yang terdapat pada antarmuka output. Power supply menyediakan semua
tegangan (voltages) yang dibutuhkan selama operasi berjalan.
C. Komponen Penyusun Programmable Logic Controller (PLC)
Secara umum terdapat lima komponen utama yang menyusun suatu PLC.
Semua komponen tersebut harus ada untuk dapat menjalankan suatu PLC secara
normal. Komponen-komponen utama dari suatu PLC, sebagai berikut:
1. Unit CPU (Central Processing Unit)
Merupakan bagian yang berfungsi sebagai otak bagi sistem. CPU berisi
mikroprosesor yang menginterpretasikan sinyal-sinyal input dan melaksanakan
tindakan-tindakan pengontrolan sesuai dengan program yang telah tersimpan , lalu
mengkomunikasikan keputusan-keputusan yang diambilnya sebagai sinyal kontrol
ke output interface. Scan dari program umumnya memakan waktu 70 ms , tetapi
hal itu tergantung dari panjang pendeknya program serta tingkat kerumitannya.
2. Unit Memori
Memori didalam PLC digunakan untuk menyimpan data dan program. Secara
fisik, memori ini berupa chip dan untuk pengaman dipasang baterai back-up pada
PLC. Unit memori ini sendiri dapat dibedakan atas 2 jenis, yaitu:
a. Volatile Memory, adalah suatu memori yang apabila sumber tegangannya
dilepas maka data yang tersimpan akan hilang . Karena itu memori jenis
ini bukanlah media penyimpanan permanen. Untuk penyimpanan data dan
program dalam jangka waktu yang lebih lama maka memori ini harus
mendapat daya terus-menerus. Hal ini biasanya dilakukan dengan
Programmable Logic Controller (PLC)
7
Hakam Rahmatullah
menggunakan baterai. Ada beberapa jenis memori volatil yaitu RAM
(Random Access Memory), SRAM (Static RAM), dan DRAM (Dynamics
RAM).
b. Non-Volatile Memory, merupakan kebalikan Volatile Memory yaitu suatu
memori yang meski sumber tegangan dilepas data yang tersimpan tidak
akan hilang.Salah satu jenis memori ini adalah ROM (Read Only
Memory). Memori jenis ini hanya dapat dibaca saja dan tidak dapat di
tambah ataupun dirubah. Isi dari ROM berasal dari pabrik pembuatnya
yang berupa sistem operasi dan terdiri dari program-program pokok yang
diperlukan oleh sistem PLC. Untuk mengubah isi dari Rom maka
diperlukan memori jenis : EPROM (Erasable Programmable ROM) yang
dapat dihapus dengan mengekspos chip pada cahaya ultra violet pekat.
3. Unit Power Supply
Unit power supply atau unit catu daya diperlukan untuk mengkonversi tegangan
masukan AC (220Volt ~ 50Hz) atau DC (24Volt) sumber menjadi tegangan
rendah DC 5 Volt yang dibutuhkan oleh prosesor dan rangkaian-rangkaian dala
input atau output interface. Kegagalan dalam pemenuhan tegangan oleh power
suply dapat menyebabkan kegagalan operasi PLC. Untuk itu diperlukan adanya
baterai cadangan dengan tujuan agar pada saat voltage sama dengan dropping,
data yang ada pada memori tidak hilang.
4. Unit Programmer
Komponen programmer merupakan alat yang digunakan untuk berkomunikasi
dengan PLC. Programmer mempunyai beberapa fungsi yaitu :
a. RUN, untuk mengendalikan suatu proses saat program dalam keadaan
aktif.
b. OFF, untuk mematikan PLC sehingga program dibuat tidak dapat
dijalankan.
c. MONITOR, untuk mengetahui keadaan suatu proses yang terjadi dalam
PLC.
d. PROGRAM, menyatakan suatu keadaan dimana programmer/ monitor
digunakan untuk membuat suatu program.
5. Unit Input/Output
Programmable Logic Controller (PLC)
8
Hakam Rahmatullah
Unit input/output atau sering disingkat dengan Unit I/O pada PLC, menyediakan
antarmuka yang menghubungkan sistem dengan dunia luar. Keadaan tersebut
memungkinkan untuk dibuat sambungan-sambungan antara perangkat-perangkat
input, seperti sensor, dengan perangkat output, seperti motor dan selenoida,
melalui panel-panel yang tersedia. Demikian pula, melalui unit input/output,
program-program dimasukkan dari panel program. Masing-masing point
input/output memiliki sebuah alamat spesifik yang dapat digunakan oleh CPU
untuk mengaksesnya.
Gambar 3 Input/Output
a. Input
Pada PLC, perangkat input biasanya digunakan untuk perangkat-perangkat
digital dan analog, seperti saklar mekanis, potensiometer, termistor, strain
gauge, dan thermocoupler. Beberapa perangkat tambahan tadi bertindak
sebagai sensor, yang nantinya akan menghasilkan output digital (discrete),
yaitu kondisi ‘ON(1)’/’OFF(2)’, dan dapat dihubungkan dengan mudah ke
port-port input PLC. Sensor-sensor yang menghasilkan sinyal-sinyal analog
harus terlebih dahulu diubah (diconvert) menjadi sinyal-sinyal digital sebelum
dihubungkan ke port-port PLC. Contoh beberapa sensor yang umum digunakan
yaitu:
Saklar-saklar mekanik
Saklar-saklar jarak (proximity switch)
Sensor-sensor suhu
Programmable Logic Controller (PLC)
9
Hakam Rahmatullah
Straingauge
Gambar 4 Processing
b. Output
Port-port pada output sebuah PLC dapat berupa tipe relay atau tipe isolator-
optik dengan transistor atau tipe triac, bergantung pada perangkat yang
dihubungkan kepadanya, yang akan dikendalikan. Umumnya, sinyal digital
dari salah satu kanal output sebuah PLC digunakan untuk mengendalikan
sebuah aktuator yang pada saatnya mengendalikan suatu proses. Istilah
aktuator sendiri digunakan untuk perangkat yang dapat mengubah sinyal listrik
menjadi gerakan-gerakan mekanis untuk mengendalikan proses. Berikut ini
beberapa contohnya:
Kontaktor
Motor
Motor Stepper
Katup-katup kontrol direksional
Gambar 5 Konfigurasi Komponen PLC
Programmable Logic Controller (PLC)
10
Hakam Rahmatullah
D. Kelebihan Programmable Logic Controller (PLC)
Penggunaan PLC di dalam kehidupan sehari-hari dan di dalam industri
sudah menjadi suatu kebutuhan, terutama untuk menggantikan sistem
pengkabelan (wiring) yang masih dipergunakan pada sistem sebelumnya. Para
pengguna mulai mengalihkan perhatian kepada PLC karena
banyak kelebihan yang ditawarkan oleh sistem yang dapat diprogram kembali ini.
Adapun kelebihan maupun keuntungan tersebut antara lain:
1. Fleksibel
Dahulu, penggunaan perangkat sistem kendali membutuhkan banyak sistem
pengolahan untuk masing-masing perangkat saja. Misalnya jika terdapat lima
mesin maka dibutuhkan lima pengendali. Hal tersebut kini teratasi dengan
menggunakan PLC. Cukup menggunakan sebuah PLC saja, banyak
perangkat yang dapat dijalankan dengan programnya masing-masing. Sistem
pengkabelan mulai dibenahi dan direduksi, semakin sedikit kabel yang
digunakan dan ringkat/ sederhana. Tak perlu banyak ruang untuk
menempatkannya.
2. Harganya Lebih Murah
Jika kita melihat kembali kepada sisi fleksibilitasnya tentunya sudah menjadi
jawaban, dimana harga yang dikeluarkan jauh lebih sedikit (murah) jika
dibandingkan dengan menggunakan sistem sebelumnya. Ketika sistem lama
masih banyak menggunakan pengkabelan yang memakan banyak
biaya, PLC menawarkan pengkabelan yang sederhana. Pengkabelan dapat
dilakukan dengan jumlah yang banyak hanya dengan sebuah PLC, karena
PLC mencakup relay, timer, counter, sequencer, dan beberapa fungsi yang
dapat disesuaikan sesuai dengan kebutuhan.
3. Jumlah Kontak yang Banyak
Banyaknya kontak yang dimiliki sebuah PLC memberikan banyak kemudahan
kepada pengguna. Tidak hanya dari segi finansial, tetapi juga sisi instalasi.
Akan jauh lebih sederhana dan mudah jika dibandingkan dengan relay.
Misalnya saja pada PLC-5, sebuah PLC keluaran Allen Bradley dengan
jumlah kontak minimal 16-32 kontak, sementara itu relay menyediakan kontak
sejumlah 4-8 kontak.
Programmable Logic Controller (PLC)
11
Hakam Rahmatullah
4. Dapat Melakukan Pemrograman, Pemrograman Ulang dan Koreksi
dengan Mudah
PLC memiliki kelebihan dimana sistemnya dapat diprogram ulang secara
cepat, proses produksi yang bercampurpun dapat diselesaikan dengan cepat.
Bahkan ketika sistem sedang dijalankan. Bila salah satu sistem akan diubah
atau dikoreksi, pengubahannya hanya dilakukan pada program yang terdapat
di komputer, dengan waktu yang relatif singkat, setelah itu baru didownload
ke PLC. Jika dengan relay, diperlukan pengubahan pada pengkabelannya,
waktunya akan sangat lama dan beresiko tinggi sehingga harus mematikan
sistem yang sedang berjalan.
5. Metode Pemrograman Mudah dan Bermacam-macam
Banyak metode untuk membuat suatu program pada PLC. Seperti pada
penjelasan pemrograman pada PLC, disebutkan bahwa terdapat banyak
metode yang ditawarkan untuk membuat suatu program pada PLC, di
antaranya Ladder Logic Diagram, Mneumonic dan Function Block Diagram.
Setiap programer dapat memiih metode sesuai dengan kebutuhan dan
kemampuan.
6. Menyederhanakan Komponen-Komponen Sistem Kendali
Dalam PLC juga terdapat timer, counter, relay dan komponen lainnya,
sehingga tak lagi membutuhkan komponen-komponen tersebut sebagai
tambahan. Penggunaan relay membutuhkan counter, timer atau komponen lain
untuk perangkat tambahan.
7. Keamanan Terjamin
Jika dilihat dari sisi keamanan, PLC tergolong perangkat yang luar biasa
aman, dari segi dokumentasi, perangkat dan hal-hal mengenai program. PLC
mempunyai sistem penguncian (lock), sehingga mengurangi dan dapat
menghindarkan dari adanya pecurian dalam bentuk apapun.
8. Adanya Record Data dan Interface yang Memudahkan Pengguna
PLC dirancang untuk mampu menyimpan data-data yang diperlukan sesuai
dengan kebutuhan dan program. Dimudahkan dengan adanya interface yang
dapat menampilkan proses, data maupun perbandingan ke dalam suatu
perangkat komputer (PC) yang terhubung dengan PLC.
Programmable Logic Controller (PLC)
12
Hakam Rahmatullah
9. Sistem Terbaru dengan Wireless
Sistem terbaru dari PLC yaitu dengan menawarkan sistem yang wireless dan
dapat diakses oleh penggunanya dengan mudah dan jarak jauh. Tak harus
masuk ke dalam kantor atau ruangan khusus.
10. Upgrade Sistem dan Komponen Lebih Cepat
Pengguna dapat Menambahkan komponen-komponen kendali setiap saat dan
tanpa memerlukan tenaga juga biaya yang besar seperti pada pengendali
konvensional (relay). Dimudahkan juga dengan komponen yang tersedia
dalam bentuk paket modul, pemasangan dapat dilakukan dengan cepat dan
mudah.
E. Kekurangan Programmable Logic Controller (PLC)
Sebagai hasil ciptaan manusia, tentunya PLC masih mempunyai
kelemahan yang pada setiap generasinya dilakukan koreksi dan penyempurnaan.
PLC pada perannya sebagai sistem kendali memiliki kelemahan yang cukup
mendasar dan masih terus ditekan agar dapat diperoleh hasil yang mendekati
kesempurnaan dan harapan yang ada, baik oleh vendor maupun oleh pengguna
tentunya. Kelemahan yang terdapat pada PLC dapat dijelaskan sebagai berikut:
1.Teknologi Masih Baru
Pengubahan sistem lama yang mempergunakan relay ke dalam konsep
komputer PLC masih dianggap baru bagi sebagian orang. Tentunya hal ini
menjadikan suatu tantangan besar bagi vendor PLC untuk meningkatkan
pengenalan PLC ke dalam masyarakat umum maupun masyarakat teknologi
(khususnya). Sementara ini, PLC banyak digunakan pada level industri saja,
belum banyak merambah dunia yang lebih luas yaitu masyarakat. Meskipun
tak terlalu mempengaruhi pasar industri, dengan mengenal sistem PLC orang
akan dapat memiliki ketertarikan tersendiri untuk mengasah ilmu khususnya
dalam bidang kendali dengan PLC dan membuat implementasinya dalam
kehidupan sehari-hari.
2. Aplikasi Program PLC Buruk untuk Aplikasi Statis (Tetap)
Aplikasi-aplikasi PLC dapat mencakup beberapa fungsi sekaligus. Di lain sisi,
beberapa aplikasi merupakan aplikasu dengan satu fungsi. Jarang sekali
Programmable Logic Controller (PLC)
13
Hakam Rahmatullah
dilakukan perubahan bahkan tidak sama sekali atau statis. Hal tersebut
membuat penggunaan PLC pada aplikasi dengan satu fungsi dinilai tidak
efektif bahkan dapat menghabiskan biaya yang besar alias boros. Oleh sebab
itu, penggunaan PLC pada aplikasi kecil tidak direkomendasikan oleh para
ahli sistem kendali.
3.Operasi dengan Ragkaian yang Statis (Tetap)
Kinerja PLC menjadi tidak optimal dan efektif bahkan memboroskan biaya
jika rangkaian pada sebuah operasi tidak dilakukan perubahan secara
menyeluruh. Proses justru akan menjadi lambat dan membuat sistem
terganggu, mempengaruhi pada hasil produksi dan keluaran.
5.PLC Rentan terhadap Perubahan Suhu dan Keadaan Lingkungan
Menjadikan sebuah pertimbangan ketika suatu perangkat yang akan
dipergunakan memiliki kelemahan yang cukup mengkhawatirkan. Dalam
suatu kalang proses industri, lingkungan akan memiliki perubahan suhu dan
keadaan yang tidak dapat diduga, seringkali pemanasan yang sangat luar biasa
terjadi, vibrasi yang berhubungan langsung dengan alat-alat elektronik di
dalam PLC dan keadaan lingkungan maupun lapangan yang tidak dapat
dipungkiri dapat menyebabkan debu yang mengotori perangkat PLC. Apabila
hal-hal tersebut terjadi secara terus menerus, kinerja pada sistem PLC akan
terganggu dan tidak dapat berjalan secara maksimal. Hal-hal tersebut banyak
terjadi khususnya pada PLC generasi lama. Untuk PLC generasi baru
kekeurangan ini mulai dapat dikendalikan dan dikurangi secara perlahan oleh
vendor.
Programmable Logic Controller (PLC)
14
Hakam Rahmatullah
Penutup
Saran
Meskipun PLC memiliki kelebihan, tetapi tidak dapat dipungkiri juga
karena buatan manusia tetap juga memiliki beberapa kelemahan. Hal
tersebut secara langsung maupun tidak langsung tetap saja mempengaruhi
output yang diinginkan oleh progammer. Oleh sebab itu, perlu untuk terus
memerlukan perbaikan secara terus-menerus sehingga akan diperoleh hasil
yang mememuaskan.
Programmable Logic Controller (PLC)
15
Hakam Rahmatullah
Daftar Pustaka
http://www.ndoware.com/Prinsip-Operasi-PLC.html
http://www.ndoware.com/Komponen-Penyusun-PLC.html
http://www.ndoware.com/Kelebihan-PLC-PLC.html
http://www.ndoware.com/KelemahanPLC.html