OVERVIEW PLC

Pemrosesan data merupakan bagian yang paling fital dari suatu instalasi (plan) otomasi proses produksi di industri. Pemrosesan data mencakup pengumpulan data dari piranti kontrol (controller) dan piranti deteksi (sensor) serta berbagai piranti pemrosesan lainnya. Hasil pemrosesan data tersebut selanjutnya digunakan untuk mengontrol dan memonitor kontinuitas proses produksi yang sedang berjalan.

Pada dasarnya System Kontrol dapat dibagi menjadi 3 bagian utama , yaitu :
1. INPUT (sensing)
2. PROCESSING (control plan)
3. OUTPUT (action/actuator)
Ada 2 cara yang dapat digunakan untuk memproses data dalam kegiatan otomasi industri, yaitu :
1. Hard Wired Control
2. Programmable Control


SISTEM HARDWARE CONTROL

Sistem Hard Wired Control merupakan sistem konvensional, di mana untuk melaksanakan fungsi monitor suatu proses produksi di industri menggunakan modul-modul kontrol atau relay kontrol yang saling terkoneksi dengan menggunakan kabel penghantar. Bila pada suatu saat diperlukan perubahan pada fungsi kontrol dan fungsi monitornya maka harus merubah pula sistem sambungan antar modul-modul kontrolnya. Bahkan pada kasus yang ekstrim, perubahan fungsi kontrol dan monitor dilakukan dengan merubah keseluruhan panel kontrolnya.
Ada 3 sistem kontrol (modul control) yang dapat digunakan dalam sistem Hard Wired Logic, yaitu :
1. Kontrol Elektrik
2. Kontrol Pneumatik
3. Kontrol Elektronik

Istilah kontrol elektrik mengacu pada pemakaian relay elektromagnetik atau relay elektro mekanik sebagai modul atau elemen kontrolnya. Sedang kontrol pneumatic mengacu pada pemakaian relay pneumatic yaitu relay yang dioperasikan dengan udara tekan dari kompresor udara. Untuk alasan keamanan maka udara tekan ini harus bebas dari uap air, sehingga perlu adanya filter dryer. Tekanan udara yang digunakan berkisar 5 – 8 psi. Kontrol elektronik mengacu pada pemakaian relay elektronik atau relay statis dengan memanfaatkan bahan semi konduktor, misalnya transistor, SCR dan IGBT.
Dewasa ini Hard Wired Logic dianggap tidak ekonomois karena untuk sistem otomasi yang komplek yang mempunyai input/output data dalam jumlah besar, maka panel kontrolnya menjadi sangat rumit dengan banyaknya relay-relay control yang digunakan demikian juga dengan wiring connection-nya.

Download mikrokontroller 

SISTEM PROGRAMMABLE CONTROL

Pada Sistem Programmable Control, fungsi modul-modul atau relay kontrol digantikan oleh Unit Pemroses Data (processor) yang disebut dengan PLC (Programmable Logic Control). Pada sistem ini bentuk panel kontrol menjadi lebih sederhana tetapi mempunyai fleksibilitas yang tinggi.
Salah satu keuntungan sistem Programmable Control dibandingkan dengan peralatan Hard Wired Logic adalah sistem kontrol secara Hard Wired Logic tidak fleksibel. Bila pada suatu saat diperlukan perubahan atau modifikasi proses dan atau modifikasi sistem kontrolnya maka diperlukan banyak pekerjaan misalnya soldering atau resoldering atau bahkan sampai rehosing yaitu mengganti box panel kontrol. Hal tersebut tidak akan dialami bila menggunakan sistem programmable control.
PLC menggunakan unit pemroses data secara elektronik untuk memroses data yang digunakan. Bekerjanya unit pemroses elektronik ini tidak secara Hard Wired tetapi dengan menggunakan program yang disimpan di dalam memory unit pemproses elektroniknya. PLC merupakan komponen dasar yang digunakan dalam sistem otomasi proses sejak tahun 1969 di USA. Pada saat ini PLC telah menjadi standard dalam hal otomasi proses di industri. Tidak hanya menggantikan peran Hard Wired Logic dengan relay kontrolnya tetapi juga mampu mengambil alih banyak fungsi kontrol lainnya.

Ada 3 karakteristik dasar yang membedakan PLC dengan personal komputer, yaitu :
1. PLC dapat dihubu gkan secara langsung ke sistem akuisi data seperti piranti deteksi (sensor) dan piranti kontrol (actuator) melalui modul input/output.
2. PLC didesain khusus untuk dapat dioperasikan diberbagai kondisi, misalnya kondisi suhu dan kelembaban tertentu dan tahan terhadap goncangan serta interferensi.
3. PLC diprogram dengan bahasa khusus yang dikembangkan untuk keperluan otomasi proses di industri, yaitu Ladder Diagram (LAD language), Statement List (STL language), Function Blok Diagram (FBD language).

Struktur dasar PLC terdiri dari 3 elemen fungsional, yaitu :
1. Unit pengolahan data (Central Processing Unit).
2. Modul Input dan Modul Output, dan
3. Unit Pemrograman (Terminal Pemrograman)

Untuk memasukkan (entering) program ke dalam processornya, maka diperlukan piranti khusus yang disebut terminal dialog atau terminal pemrograman atau unit pemrogram. Melalui terminal dialog ini memungkinkan programmer berkomunikasi dengan unit processornya.

Modul Input/Output
Elemen fungsional PLC yang langsung berhubungan dengan piranti input/output eksternal adalah modul input/output. Modul I/O ini berperan sebagai interface antara piranti input eksternal seperti sensor, push button dan limit switch dan piranti output eksternal atau actuator seperti solenoid dan relay yang tersambung pada modul I/O PLC dengan processor. Dengan adanya interface ini memungkinkan CPU dapat berkomunikasi dengan piranti input dan atau piranti output yang tersambung ke PLC. Agar dapat bekerja dengan baik, maka modul I/O harus mendapat catu daya. Tegangan yang lazim digunakan adalah 24VDC, 48 VDC dan 220 VAC.
Input interface mengubah sinyal tegangan masuk (misalnya 24 volt DC) ke sinyal tegangan kerja yaitu sebesar 5 volt DC yang diperlukan oleh komponen solid state internal di dalam programmable controller. Sedang output interface mengubah sinyal tegangan kerja ke sinyal tegangan keluaran.

Discrette I/O
Dengan adanya modul Discrette I/O pada PLC memungkinkan PLC dapat dihubungkan secara langsung ke piranti input yang berupa sinyal digital atau diskrit misalnya limit switch dan push button dan piranti output misalnya relay kontaktor dan lampu pilot. Ada 2 jenis modul input, yaitu Sink Input dan Source Input.

Modul Analog I/O

Dengan adanya modul analog I/O pada PLC memungkinkan PLC dapat dihubungkan secara langsung ke piranti input yang berupa sinyal analog misalnya setting potentiometer dan piranti output analog misalnya katub-katub analog.

Sistem Isolasi secara Opto Coupler
Piranti input/output tidak dapat dihubungkan langsung ke Bus data karena alasan keamanan. Bus data hanya dapat menerima sinyal tegangan/arus pada level rendah. Sedang sinyal tegangan/arus dari piranti input/output mempunyai level yang tinggi. Oleh karena itu perlu adanya suatu sistem yang dapat menjadi mediator atau penghubung antar kedua bagian yang mempunyai perbedaan dalam hal level tegangan/arus.
Mediator ini harus dapat berfungsi sebagai pengkondisi agar status sinyal dari piranti I/O dapat diproses sehingga sesuai dengan kebutuhan Bus data. Mediator ini akan memisahkan secara elektris kedua bagian tersebut melalui piranti isolasi yang disebut (Opto Coupler). Opto Coupler terdiri dari dua bagian, yaitu : bagian power dan bagian logic keduanya terpisah secara elektrik melalui optikal isolator.

Terminal Pemrograman PLC
Terminal pemrograman merupakan piranti primer yang berfungsi sebagai piranti untuk menuliskan data program ke dalam memory CPU. Dengan adanya unit pemrogram ini memungkinkan perogramer berkomunikasi dengan PLC. Dengan terminal pemrograman ini perogramer dapat membuat suatu program baru atau melakukan pengeditan program yang sudah ada dan mencoba (testing) program yang sudah dibuatnya.

Bahasa Pemrograman
PLC adalah system kontrol berbasis microprocessor. PLC dapat melakukan suatu fungsi kontrol tertentu bila di dalam memory CPU telah dimasukkan suatu program kontrol (control software) oleh programmernya.
Komisi Internasional dalam bidang elektrikal telah mengeluarkan standard bahasa pemrograman PLC, yaitu : IEC 61131-3. Menurut standard tersebut ada 5 jenis bahasa pemrograman PLC, yaitu :
1. Ladder Diagram Language (LAD), yaitu bahasa pemrograman PLC yang berbasis relay ladder logic diagram.
2. Function Block Diagram Language (FBD), yaitu bahasa pemrograman yang berbasis block-block grafikal.
3. Statement List Language (STL), yaitu bahasa pemrograman yang berbasis bahasa kode seperti bahasa asember.
4. Structured Test Language (ST), yaitu bahasa pemrograman yang berbasis bahasa pascal dengan, sangat procedural, menggunakan loop statement dan kondisional.
5. Sequential Function Chart (SFC), yaitu bahasa pemrograman berbasis bahasa grafikal.

Bahasa pemrograman pada PLC pada dasarnya merupakan bentuk dari berbagai informasi yang dibutuhkan untuk mengontrol dan memonitor suatu proses. Bahasa pemrogrman ini merupakan komposisi dari satu set intruksi yang mengikuti aturan-aturan sintaksis yang tepat dalam menetapkan metode penulisan, pembacaan dan modifikasi suatu program kontrol. Jadi istilah “bahasa pemrograman” mengacu pada cara yang digunakan oleh programmer untuk berkomunikasi dengan PLC. Tergantung pada pabrikan PLC, setiap jenis PLC hanya dapat deprogram dengan bahasa pemrograman tertentu. Ada beberapa jenis PLC yang dapat deprogram dengan berbagai bahasa pemrograman sesuai standard IEC. Tetapi ada pula PLC yang hanya dapat deprogram dengan satu jenis bahasa (misalnya Ladder Diagram).