Sistem Otomasi dan PLC

SISTEM OTOMASI DAN PLC

1. PENGERTIAN SISTEM OTOMASI DAN PLC

A. Sistem otomasi

Sistem otomasi dapat didefinisikan sebagai suatu tekhnologi yang berkaitan dengan aplikasi mekanik, elektronik dan sistem yang berbasis komputer (komputer, PLC atau mikro). Semuanya bergabung menjadi satu untuk memberikan fungsi terhadap manipulator (mekanik) sehingga akan memiliki fungsi tertentu.

Sejarah perkembangan sistem otomasi bermula dari governor sentrifugal yang berfungsi untuk mengontrol kecepatan mesin uap yang dibuat oleh james watt pada abad ke delapan belas. Dengan semakin berkembangnya komputer maka peran-peran dari sistem otomasi konvensional yang masih menggunkan peralatan-peralatan mekanik sederhana sedikit demi sedikit memudar. Penggunaan komputer dalam suatu sistem otomasi akan menjadi lebih praktis karena dalam sebuah komputer terdapat milliaran komputasi dalam beberapa milli detik, ringkas karena sebuah PC memiliki ukuran yang relatif kecil dan memberikan fungsi yang lebih baik daripada pengendali mekanis.

B. PLC

Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah :

“sistem elektronik yang beroperasi secara dijital dan didisain 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, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O dijital 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 ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay 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 ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang telah dibuat dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang digunakan sudah dimasukkan.

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. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output banyak.

2. PERANGKAT OTOMASI DAN PLC

A. Perangkat Otomasi

1.      Mikrokontroller adalah piranti elektronik berupa IC Integrated Circuit) yang memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi (program). Dalam sebuah struktur mikrokontroller akan kita temukan juga komponen-komponen seperti: processor, memory, clock dll.

2.      Microprocessor adalah CPU atau Central Processing Unit yang terdapat dalam satu chip. CPU di desain dengan (MSI/LSI) chips yang terintegrasi dengan jumlah medium ataupun besar.

3.      PLC adalah sistem elektronik yang beroperasi secara dijital dan didisain 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, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O dijital maupun analog.

4.      PLD (Programmable Logic Devices) adalah sistem kontrol logika yang terprogram. PLD berisi susunan dari bermacam-macam blok dengan fungsi khusus. Hubungan antara blok di lakukan pada waktu proses desain pemrograman. Dengan sistem tersebut, PLD lebih terintegrasi dan menjadi compact solutions di bandingkan dengan sistem digital diskrit. PLD terdiri dari berbagai bagian penting, tetapi hanya beberapa bagian saja yang sering di manfaatkan di beberapa aplikasi. Sedangkan ASIC hampir mempunyai fungsi yang sama, tetapi ASIC digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan optimalisasi yang lebih baik.

B. Perangkat PLC

1. Modul Catu Daya (Power Supply: PS)

PS memberikan tegangan DC ke berbagai modul PLC lainnya selain modul tambahan dengan kemampuan arus total sekitar 20A sampai 50A, yang sama dengan battery lithium integral (yang digunakan sebagai memory backup). Seandainya PS ini gagal atau tegangan bolak balik masukannya turun dari nilai spesifiknya, isi memori akan tetap terjaga. PLC buatan Triconex, USA, yakni Trisen TS3000 bahkan mempunyai double power supply yang berarti apabila satu PS-nya gagal, PS kedua otomatis akan mengambil alih fungsi catu daya sistem.

2.   Modul CPU

Modul CPU yang disebut juga modul kontroler atau prosesor terdiri dari dua bagian:

1. Prosesor berfungsi:
• mengoperasikan dan mengkomunikasikan modul-modul PLC melalui bus-bus serial atau paralel yang ada.

• Mengeksekusi program kontrol.

2. Memori, yang berfungsi:

Menyimpan informasi digital yang bisa diubah dan berbentuk tabel data, register citra, atau RLL (Relay Ladder Logic), yang merupakan program pengendali proses.

3.  Modul Program Perangkat Lunak

PLC mengenal berbagai macam perangkat lunak, termasuk State Language, SFC, dan bahkan C. Yang paling populer digunakan ialah RLL (Relay Ladder Logic). Semua bahasa pemrograman tersebut dibuat berdasarkan proses sekuensial yang terjadi dalam plant (sistem yang dikendalikan). Semua instruksi dalam program akan dieksekusi oleh modul CPU, dan penulisan program itu bisa dilakukan pada keadan on line maupun off line. Jadi PLC dapat bisa ditulisi program kontrol pada saat ia mengendalikan proses tanpa mengganggu pengendalian yang sedang dilakukan. Eksekusi perangkat lunak tidak akan mempengaruhi operasi I/O yang tengah berlangsung.

4.  Modul I/O

Modul I/O merupakan modul masukan dan modul keluaran yang bertugas mengatur hubungan PLC dengan piranti eksternal atau periferal yang bisa berupa suatu komputer host, saklar-saklar, unit penggerak motor, dan berbagai macam sumber sinyal yang terdapat dalam plant.

C.    KOMPONEN OTOMASI DAN PLC

A. Komponen Otomasi

a.       Power

Power atau bisa dikatakan sumber energi dari sistem otomasi berfungsi untuk menggerakan semua komponen dari sistem otomasi. Sumber energi bisa menggunakan energi listrik, baterai, ataupun Accu, semuanya tergantung dari tipe sistem otomasi itu sendiri.

b.     Program of instruction

Proses kerja dari sistem otomasi mutlak memerlukan sistem kontrol baik menggunakan mekanis, elektronik ataupun komputer. Untuk program instruksi / perintah pada sistem kontrol mekanis maupun rangkaian elektronik tidak menggunakan bahasa pemrograman dalam arti sesungguhnya, karena sifatnya yang analog. Untuk sistem kontrol yang menggunakan komputer dan keluarganya (PLC maupun mikrokontroler) bahasa pemrograman merupakan hal yang wajib ada.

c.      Sistem kontrol

Sistem kontrol merupakan bagian penting dalam sistem otomasi. Apabila suatu sistem otomasi dikatakan layaknya semua organ tubuh manusia seutuhnya maka sistem kontrol merupakan bagian otak / pikiran, yang mengatur dari keseluruhan gerak tubuh. Sistem kontrol dapat tersusun dari komputer, rangkaian elektronik sederhana, peralatan mekanik. Hanya saja penggunaan rangkaian elektronik, perlatan meknik mulai ditinggalkan dan lebih mengedepankan sistem kontrol dengan penggunaan komputer dan keluarganya (PLC, mikrokontroller).

B. Komponen PLC

1. Input relay atau kontaktor

Komponen ini dihubungkan ke dunia luar (antarmuka) PLC, dan secara fisik komponen ini ada serta menerima sinyal dari source, sensor dan lain sebagainya.

2. Internal, utility relay

Internal Relay tidak dapat diakses secara langsung untuk digunakan sebagai input maupun output. Komponen ini merupakan relay semu yang merupakan bit digital (0/1) yang disimpan pada internal image register. Dilihat dari sudut pandang pemrograman, semua internal relay mempunyai satu coil dan mempunyai sebanyak contact sesuai yang diinginkan oleh programer. Semua Iternal relay dimiliki oleh semua jenis maupun merk PLC, namun cara penomeran dan jumlah maksimum yang diperbolehkan masing-masing berbeda. Bagi kebanyakan programer, Internal Relay memberikan kebebasan untuk melaksanakan operasi internal yang lebih rumit tanpa memerlukan penggunaan biaya mahal untuk beberapa output relay. Dalam contoh pemrograman Internal Relay dapat disimbolkan dengan IR.

3. Counters

Counter sama dengan input relay yang secara fisik tidak ada. Komponen ini merupakan simulasi counter dan dapat diprogram untuk menghitung banyak pulsa, dapat menghitung naik atau turun atau keduanya naik dan turun. Selama waktu simulasi dapat dibatasi kecepatan hitungnya. Beberapa perusahaan membuat counter berkecepatan tinggi dengan bantuan tambahan hardware.

4. Timers

Timer juga merupakan komponen maya yang secara fisik tidak dapat ditemui. Komponen ini dibuat dengan banyak ragam dan yang paling umum adalah tipe tunda saat ON (on delay) dan tunda saat OFF (off delay) dan dua tipe yang dapat menyimpan data atau tidak dapat menyimpan data (retentive dan nen-retentive type), variasi jenaikan 1 ms sampai dengan 1s.

5. Output relays (Kumparan)

Output relay merupakan komponen tambahan yang dihubungkan dengan dunia luar, memiliki bentuk fisik dan melaksanakan tugas mengirimkan sinyal ON/OFF ke solenoid, lampu dan komponen keluaran lain. Wujud dari output relay ini dapat berupa transistor, relay atau triac tergantung pada model yang dipilih pengguna.

6. Data storage

Data storage merupakan suatu register untuk menyederhanakan penyimpanan. Biasanya difungsikan sebagai alat penyimpanan data.

1. CARA INSTALASI PLC

a.  Memasang Unit CPU dan Unit I/O

Posisi pemasangan harus sesuai dengan petunjuk yang ada seperti yang diperlihatkan gambar dibawah ini.

Posisi pemasangan yg benar/correct memberikan pendinginan & sirkulasi udara yang cukup bagi PLC agar suhu yang diizinkan tetap terjaga. -Unit CPU PLC dipasang pada sebuah Rel DIN. Untuk PLC tipe kecil seperti PLC Omron CPM2A dimana Unit CPU, Power supply dan Unit I/O merupakan satu kesatuan dapat langsung dipasang pada Rel DIN seperti terlihat pada gambar dibawah ini.

Cara pemasangannya adalah dengan memiringkan PLC agar takik dibagian bawah PLC mencengkeram bagian atas Rel DIN kemudian tekan PLC agar PLC terkunci pada Rel DIN

Cara pemasangan pada Rel DIN

Sedangkan untuk PLC tipe besar seperti PLC Omron C200 dengan Unit unit yang terpisah pisah, maka PLC terlebih dahulu harus disusun konfigurasinya sebelum dipasang pada sebuah Rel DIN. Penyusunan konfigurasi PLC tipe besar ini dilakukan pada sebuah rak PLC yang disebut backplane. Backplane untuk PLC Omron C200 terlihat seperti gambar dibab ini.

Backplane/Rack

Backplane adalah peralatan sederhana yang memiliki dua fungsi. Yang pertama menyediakan dukungan fisik untuk Unit unit yang terpasang padanya. Yang kedua untuk menyediakan sambungan dan jalur kelistrikan yang penting untuk menghubungkan Unit unit yang terpasang padanya. Inti dari PLC adalah Unit CPU. Unit CPU biasanya menyatu dengan power supply diletakan pada bagian paling kanan dari backplane seperti terlihat pada gambar berikut.

Pemasangan CPU pada Backplane

Setelah Unit CPU terpasang, selanjutnya Unit I/O dipasang satu persatu pada backplane. Pasang Unit I/O pada backplane dengan penguncian ujung atas Unit I/O kedalam slot pada backplane kemudian putar Unit I/O kearah bawah seperti yang terlihat pada gambar. Tekan kebawah tab kuning pada bagian bawah slot, tekan Unit I/O secara perlahan pada posisinya kemudian lepaskan tab kuning tersebut.

Cara pemasangan Unit I/O pada Backplane

Setelah konfigurasi PLC terpasang pada backplane selanjutnya konfigurasi tersebut baru dapat dipasangkan pada sebuah Rel DIN. Agar dapat terpasang pada Rel DIN diperlukan perlengkapan tambahan yaitu sebuah Mounting bracket

Mounting bracket

Pasang mounting bracket pada ujung kanan dan kiri bagian bawah backplane, seperti terlihat pada gambar berikut.

Pemasangan Mounting bracket pada Backplane

Kemudian pasang backplane pada Rel DIN dimana penjepit mounting bracket mencengkeram bagian atas dari Rel DIN, seperti terlihat pada gambar berikut.

Pemasangan Backplane pada Rel DIN

Caranya; kendurkan sekrup yang mengunci mounting bracket pada backplane. Geser sedikit backplane seperti terlihat pada gambar berikut agar mounting bracket dan backplane menjepit dengan aman pada Rel DIN, kemudian kencangkan sekrupnya.

Cara pemasangan Backplane pada Rel DIN

b. Pemasangan kabel power supply

Diagram berikut menunjukan cara pemasangan kabel power supply ke PLC C200H dan CPM2A. Untuk kabel power supply gunakan kabel twisted untuk mencegah noise dengan diameter 1,25mm dan crimp/skun kabel bulat berdiameter 3,5mm. Sebelum memasang kabel power supply pastikan sumber tegangan (AC atau DC) sesuai dengan kebutuhan Unit Power supply

Pemasangan kabel Power supply pada PLC C200H

Pemasangan kabel Power supply pada PLC CPM2A