Pengertian
Programmable Logic
Controllers (PLC) adalah komputer elektronik yang mudah digunakan (user friendly)
yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang
beraneka ragam .
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.
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.
Sedangkan fungsi PLC secara
khusus adalah dapat memberikan input ke CNC (Computerized Numerical Control).
Beberapa PLC dapat memberikan input ke CNC untuk kepentingan pemrosesan lebih
lanjut. CNC bila dibandingkan dengan PLC mempunyai ketelitian yang lebih tinggi
dan lebih mahal harganya. CNC biasanya dipakai untuk proses finishing,
membentuk benda kerja, moulding dan sebagainya.
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.
Bahasa pemograman PLC
Terdapat lima tipe bahasa
pemrograman yang bisa dipakai untuk memprogram PLC, meski tidak semuanya
di-support oleh suatu PLC, yaitu antara lain :
1. Bahasa pemrograman Ladder Diagram (LD)
2. Bahasa pemrograman Instruction List (IL)/Statement List (SL)
3. Bahasa pemrograman Sequential Function Chart (SFC)/Grafcet
4. Bahasa pemrograman Function Block Diagram (FBD)
5. Bahasa pemrograman tingkat tinggi (high-level), contohnya Visual Basic
Penulis akan membahas bahasa
pemrograman PLC yang paling populer digunakan dan paling mudah dipahami, yaitu
Ladder Diagram, dengan menggunakan contoh rangkaian Interlock. Ladder
Diagram mudah dipahami karena menggunakan pendekatan grafis, yaitu menggunakan
simbol-simbol komponen elektromagnetik-mekanik relay (coil dan contact),
blok-blok fungsi (function block), seperti timer, counter, trigger,
kondisional, serta blok fungsi yang didefinisikan sendiri oleh programmer.
Selain itu, karena Ladder Diagram menggunakan pendekatan grafis, maka
programmer menjadi lebih mudah untuk melakukan troubleshooting pada
program yang akan dijalankan pada PLC.
Pemanfaatan Programmable Logic
Controller (PLC) dalam Dunia Industri
Perkembangan industri dewasa ini,
khususnya dunia industri di negara kita, berjalan amat pesat seiring dengan
meluasnya jenis produk-produk industri, mulai dari apa yang digolongkan sebagai
industri hulu sampai dengan industri hilir. Kompleksitas pengolahan bahan
mentah menjadi bahan baku,
yang berproses baik secara fisika maupun secara kimia, telah memacu manusia
untuk selalu meningkatkan dan memperbaiki unjuk kerja sistem yang mendukung
proses tersebut, agar semakin produktif dan efisien. Salah satu yang menjadi
perhatian utama dalam hal ini ialah penggunaan sistem pengendalian proses
industri (sistem kontrol industri).
Dalam era industri modern, sistem kontrol proses industri biasanya merujuk pada
otomatisasi sistem kontrol yang digunakan. Sistem kontrol industri dimana
peranan manusia masih amat dominan (misalnya dalam merespon besaran-besaran
proses yang diukur oleh sistem kontrol tersebut dengan serangkaian langkah
berupa pengaturan panel dan saklar-saklar yang relevan) telah banyak digeser
dan digantikan oleh sistem kontrol otomatis.
Sebabnya jelas mengacu pada faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi dan
produktivitas industri itu sendiri, misalnya faktor human error dan tingkat
keunggulan yang ditawarkan sistem kontrol tersebut. Salah satu sistem kontrol
yang amat luas pemakaiannya ialah Programmable Logic Controller (PLC).
Penerapannya meliputi berbagai jenis industri mulai dari industri rokok,
otomotif, petrokimia, kertas, bahkan sampai pada industri tambang, misalnya
pada pengendalian turbin gas dan unit industri lanjutan hasil pertambangan.
Kemudahan transisi dari sistem kontrol sebelumnya (misalnya dari sistem kontrol
berbasis relay mekanis) dan kemudahan trouble-shooting dalam konfigurasi sistem
merupakan dua faktor utama yang mendorong populernya PLC ini.
Artikel ini mecoba memberikan gambaran ringkas tentang PLC
ini dari sudut pandang piranti penyusunnya. Apakah Sebenarnya PLC itu? NEMA
(The National electrical Manufacturers Association) mendefinisikan PLC sebagai
piranti elektronika digital yang menggunakan memori yang bisa diprogram sebagai
penyimpan internal dari sekumpulan instruksi dengan mengimplementasikan
fungsi-fungsi tertentu, seperti logika, sekuensial, pewaktuan, perhitungan, dan
aritmetika, untuk mengendalikan berbagai jenis mesin ataupun proses melalui
modul I/O digital dan atau analog.
PLC merupakan sistem yang dapat memanipulasi, mengeksekusi, dan atau memonitor
keadaan proses pada laju yang amat cepat, dengan dasar data yang bisa diprogram
dalam sistem berbasis mikroprosesor integral. PLC menerima masukan dan
menghasilkan keluaran sinyal-sinyal listrik untuk mengendalikan suatu sistem.
Dengan demikian besaran-besaran fisika dan kimia yang dikendalikan, sebelum
diolah oleh PLC, akan diubah menjadi sinyal listrik baik analog maupun
digital,yang merupakan data dasarnya.. Karakter proses yang dikendalikan oleh
PLC sendiri merupakan proses yang sifatnya bertahap, yakni proses itu berjalan
urut untuk mencapai kondisi akhir yang diharapkan. Dengan kata lain proses itu
terdiri beberapa subproses, dimana subproses tertentu akan berjalan sesudah
subproses sebelumnya terjadi. Istilah umum yang digunakan untuk proses yang
berwatak demikian ialah proses sekuensial (sequential process). Sebagai
perbandingan, sistem kontrol yang populer selain PLC, misalnya Distributed
Control System (DCS), mampu menangani proses-proses yang bersifat sekuensial
dan juga kontinyu (continuous process) serta mencakup loop kendali yang relatif
banyak.
Piranti Penyususnan PLC
PLC yang diproduksi oleh berbagai perusahaan sistem kontrol terkemuka saat ini
biasanya mempunyai ciri-ciri sendiri yang menawarkan keunggulan sistemnya, baik
dari segi aplikasi (perangkat tambahan) maupun modul utama sistemnya. Meskipun
demikian pada umumnya setiap PLC (sebagaimana komputer pribadi Anda yang
cenderung mengalami standarisasi dan kompatibel satu sama lain) mengandung
empat bagian (piranti) berikut ini:
1.ModulCatu daya.
2. Modul CPU.
3. Modul Perangkat Lunak.
4. Modul I/O.
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.
Modul CPU
Modul CPU yang disebut juga modul kontroler atau prosesor terdiri dari dua
bagian:
- Prosesor
berfungsi:
- mengoperasikan
dan mengkomunikasikan modul-modul PLC melalui bus-bus serial atau paralel
yang ada.
- Mengeksekusi
program kontrol.
- 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.
Pada PLC tertentu kadang kita jumpai pula beberapa prosesor sekaligus dalam
satu modul, yang ditujukan untuk mendukung keandalan sistem. Beberapa prosesor
tersebut bekerja sama dengan suatu prosedur tertentu untuk meningkatkan kinerja
pengendalian. Contoh PLC jenis ini ialah Trisen TS3000 mempunyai tiga buah
prosesor dengan sistem yang disebut Tripple Redundancy Modular.
Kapasitas memori pada PLC juga bervariasi. Trisen TS3000, misalnya, mempunyai
memori 384 Kbyte (SRAM) untuk program pengguna dan 256 Kbyte (EPROM) untuk
sistem operasinya. Simatic S5 buatan Siemens mempunyai memori EPROM 16Kbyte dan
RAM 8 Kbyte. PLC FA-3S Series mempunyai memori total sekitar 16 Kbyte.
Kapasitas memori ini tergantung penggunaannya dan seberapa jauh Anda sebagai
mengoptimalisasikan ruang memori PLC yang Anda miliki, yang berarti pula
tergantung seberapa banyak lokasi yang diperlukan program kontrol untuk
mengendalikan plant tertentu. Program kontrol untuk pengaliran bahan bakar
dalam turbin gas tentu membutuhkan lokasi memori yang lebih banyak dibandingkan
dengan program kontrol untuk menggerakkan putaran mekanik robot pemasang bodi
mobil pada industri otomotif. Suatu modul memori tambahan bisa juga diberikan
ke sistem utama apabila kebutuhan memori memang meningkat.
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.
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.
- Modul
masukan
Modul masukan berfungsi untuk menerima sinyal dari unit pengindera
periferal, dan memberikan pengaturan sinyal, terminasi, isolasi, maupun
indikator keadaan sinyal masukan. Sinyal-sinyal dari piranti periferal
akan di-scan dan keadaannya akan dikomunikasikan melalui modul antarmuka
dalam PLC.
Beberapa jenis modul masukan di antaranya:
- Tegangan
masukan DC (110, 220, 14, 24, 48, 15-30V) atau arus C(4-20mA).
- Tegangan
AC ((110, 240, 24, 48V) atau arus AC (4-20mA).
- Masukan
word (16-bit/paralel).
- Detektor
suhu resistansi (RTD).
- Relay
arus tinggi.
-
- Relay
arus rendah.
- Masukan
latching (24VDC/110VAC).
- Masukan
terisolasi (24VDC/85-132VAC).
- Masukan
cerdas (mengandung mikroprosesor).
- Masukan
pemosisian (positioning).
- Masukan
PID (proporsional, turunan, dan integral).
- Modul keluaran
Modul keluaran mengaktivasi berbagai macam piranti seperti aktuator
hidrolik, pneumatik, solenoid, starter motor, dan tampilan status
titik-titik periferal yang terhubung dalam sistem. Fungsi modul keluaran
lainnya mencakup conditioning, terminasi dan juga pengisolasian
sinyal-sinyal yang ada. Proses aktivasi itu tentu saja dilakukan dengan
pengiriman sinyal-sinyal diskret dan analog yang relevan, berdasarkan
watak PLC sendiri yang merupakan piranti digital. Beberapa modul keluaran
yang lazim saat ini di antaranya:
- Tegangan DC
(24, 48, 110V) atau arus DC (4-20mA)
- Tegangan
AC (110, 240V) atau arus AC (4-20mA).
- Keluaran
analog (12-bit).
- Keluaran
word (16-bit/paralel)
Dengan berbagai modul di atas PLC bekerja mengendalikan berbagai plant yang
kita miliki. Mengingat sinyal-sinyal yang ditanganinya bervariasi dan merupakan
informasi yang memerlukan pemrosesan saat itu juga, maka sistem yang kita
miliki tentu memiliki perangkat pendukung yang mampu mengolah secara real time
dan bersifat multi tasking,. Anda bayangkan bahwa pada suatu unit pembangkit
tenaga listrik misalnya, PLC Anda harus bekerja 24 jam untuk mengukur suhu
buang dan kecepatan turbin, dan kemudian mengatur bukaan katup yang menentukan aliran
bahan bakar berdasarkan informasi suhu buang dan kecepatan di atas., agar
didapatkan putaran generator yang diinginkan! Pada saat yang sama sistem
pelumasan turbin dan sistem alarm harus bekerja baik baik di bawah pengendalian
PLC! Suatu piranti sistem operasi dan komunikasi data yang andal tentu harus
kita gunakan. Teknologi cabling, pemanfaatan serat optik, sistem operasi
berbasis real time dan multi tasking semacam Unix, dan fasilitas ekspansi yang
memadai untuk jaringan komputer merupakan hal yang lazim dalam instalasi PLC
saat ini.
