Komponen Elektronik Pada Programmable Logic Controller (PLC)

PLC (Program Logic Control) 

PLC (Programmable Logic Controller) diperkenalkan pertama kali pada tahun 1969 oleh Richard E. Morley yang merupakan pendiri Modicon Corpo

ration. Menurut National Electrical Manufacturing Assosiation (NEMA) PLC didefinisikan sebagasi suatu perangkat elektronik digital dengan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi-instruksi yang menjalankan fungsi-fungsi spesifik seperti: logika, sekuen, timing,counting, dan aritmatika untuk mengontrol suatu mesin industri atau proses industri sesuai dengan yang diinginkan. PLC mampu mengerjakan suatu proses terus menerus sesuai variabel masukan dan memberikan keputusan sesuai keinginan pemrograman sehingga nilai keluaran tetap terkontrol.

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.

Operasi pada PLC terdiri dari empat bagian penting:

1. pengamatan nilai input

2. menjalankan program

3. memberikan nilai output

4. pengendalian

Dari 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.

LANDASAN TEORI

 PENGETAHUAN UMUM TENTANG PLC
       Otomatisasi merupakan salah satu realisasi dari perkembangan teknologi,
dan merupakan satu-satunya alternatif yang tidak dapat dielakkan lagi untuk
memperoleh sistem kerja yang sederhana, praktis dan efisien, sehingga
memperoleh hasil dengan tingkat keakuratan yang tinggi. Dalam segi waktu juga
harus dipertimbangkan, karena dengan semakin pendek waktu yang diperlukan
untuk proses produksi, maka akan mendapatkan kualitas lebih jika dibandingkan
dengan proses produksi yang menggunakan waktu lebih lama. Selain jumlah
produksi lebih banyak, biaya pengoperasiannya juga dapat ditekan seminim
mungkin serta membutuhkan tenaga yang lebih sedikit, sehingga proses produksi
tersebut memperoleh keuntungan yang lebih tinggi.
Berdasarkan pertimbangan-pertimbangan diatas, untuk menunjang proses
otomatisasi agar faktor-faktor produksi dapat tercapai dibutuhkan sistem kontrol.
Programmabel Logic Controller (PLC) merupakan salah satu controller yang
umum digunakan. Pada dasarnya didalam PLC terdapat beberapa peralatan yang
berfungsi sebagai relay, coil, latching coil, timer, counter, perubahan analog ke
digital, perubahan digital ke analog dan lain sebagainya yang dapat digunakan
untuk mengendalikan peralatan dengan bantuan program yang kita rancang sesuai
dengan kehendak kita. PLC dapat digunakan untuk mengatur peralatan dengan
megendalikan parangkat lunak

SEJARAH PLC
         PLC diperkenalkan pertama kali oleh Madicon (Modular Digital
Controller) pada tahun 1969 (sekarang sebagian dari gold electronics) for general
motors hydramatic division. Kemudian beberapa perusahaan seperti Allen Bradly,
General Electric, GEC, Siemens dan Westinghouse yang memproduksinya dengan
harga standart dan dengan kemampuan tinggi. Pemasaran PLC dengan harga
rendah didomonasi oleh perusahaan-perusahaan dari Jepang seperti Mitsubishi,
Omron, Toshiba,.buatan malangke blum ada ...hehe PLC mempunyai kelebihan diantaranya :
 Mudah pemograman
atau program kendali dari waktu penghentian sistem (dari operasi normal) yang
minimal. Mudah perawatan misalnya bersifat modulatau pengecekan kerusakan
sistem secara otomatis. Hemat pemakaian energi listrik serta tempat atau ruang
yang sedikit dibandingkan penggunaan relai-relai mekanik mempunyai memori
yang bisa diperbesar kapasitasnya. Kriteria-kriteria tersebut menarik perhatian
beberapa produsen peralatan kontrol sehingga melahirkan generasi pertama PLC.
PLC pertama tersebut memenuhi pengurangan pemakaian ruang dan tenaga listrik
serta mempunyai sistem pengecekan sendiri kalau terjadi kerusakan.

 Programmable Logic Controller (PLC)
        Progarammable Logic Controler (PLC) adalah komputer elektronik yang
mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai
tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam.
Defenisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah :
Sistem elektronik yang beroperasi secara digitaldan 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 digital maupun analog.
Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai berikut :
1. Programmable
Menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpan program
yang telah dibuat dan 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 relai sequensial
dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini juga dapat
dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak memiliki pengetahuan
dibidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini memiliki bahasa
pemograman 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 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 memilki 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. Sequensial Control
PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk
keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sequensial), 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) ata 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 pemprosesan lebih lanjut. CNC bila dibandingkan
dengan PLC mempunyai ketelitian yang lebih tinggi lebih mahal harganya. CNC
biasanya dipakai untuk proses finising, membentuk benda kerja, moulding dan
sebagainya.
Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal masukan proses yang
dikendalikan lalu melakukan serangkaian instruksi logika terhadap sinyal
masukkan tersebut sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori lalu
menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan
lainnya.
2.2. Keuntungan dan Kerugian PLC
PLC sangat dibutuhkan terutama untuk menggantikan sistem wiring atau
pengkabelan yang sebelumnya masih digunakan dalam mengendalikan suatu
sistem.
2.2.1. Keuntungan menggunakan PLC
 Fleksibel
Pada masa lalu, tiap perangkat elektronik yang berbeda dikendalikan
dengan pengendalinya masing-masing. Misal sepuluh mesin
membutuhkan sepuluh pengendali, tetapi sekarang hanya dengan satu
Program Program
PLC
Interface
Control
CNC
Controller
Machine Tool
PLC kesepuluh mesin tersebut dapat dijalankan dengan programnya
masing-masing.
 Perubahan dan pengkoreksian kesalahan sistem lebih mudah
Bila salah satu sistem akan diubah atau dikoreksi maka pengubahannya
hanya dilakukan pada program yang terdapat di komputer, dalam waktu
yang relatif singkat, setelah itu didownload ke PLC-nya. Apabila tidak
menggunakan PLC, misalnya relai maka perubahannya dilakukan dengan
cara mengubah pengkabelannya. Cara ini tentunya memakan waktu yang
lama.. sehingga dapat pannoko dari bos... ckckckc
 Jumlah kontak yang banyak
Jumlah kontak yang dimiliki oleh PLC pada masing-masing coil lebih
banyak dari pada kontak yang dimiliki oleh sebuah relai.
 Harganya lebih murah
PLC mampu menyederhanakan banyak pengkabelan dibandingkan dengan
sebuah relai. Maka harga dari sebuah PLC lebih murah dibandingkan
dengan harga beberapa buah relai yang mampu melakukan pengkabelan
dengan jumlah yang sama dengan sebuah PLC. PLC mencakup relai,
timers, counters, sequencers, dan berbagai fungsi lainnya.
 Pilot running
PLC yang terprogram dapat dijalankan dan dievaluasi terlebih dahulu di
kantor atau laboratorium. Programnya dapat ditulis, diuji, diobserbvasi dan
dimodifikasi bila memang dibutuhkan dan hal ini menghemat waktu bila
dibandingkan dengan sistem relai konvensional yang diuji dengan hasil
terbaik di pabrik.
 Observasi visual
Selama program dijalankan, operasi pada PLC dapat dilihat pada layar
CRT. Kesalahan dari operasinya pun dapat diamati bila terjadi.
 Kecepatan operasi
Kecepatan operasi PLC lebih cepat dibandingkan dengan relai. Kecepatan
PLC ditentukan dengan waktu scannya dalam satuan millisecond.
 Metode Pemrograman Ladder atau Boolean
Pemrograman PLC dapat dinyatakan dengan pemrograman ladder bagi
teknisi, atau aljabar Boolean bagi programmer yang bekerja di sistem
kontrol digital atau Boolean.
 Sifatnya tahan uji
Solid state device lebih tahan uji dibandingkan dengan relai dan timers
mekanik atau elektrik. PLC merupakan solid state device sehingga bersifat
lebih tahan uji.
 Menyederhanakan komponen-komponen sistem kontrol
Dalam PLC juga terdapat counter, relai dan komponen-komponen lainnya,
sehingga tidak membutuhkan komponen-komponen tersebut sebagai
tambahan. Penggunaan relai membutuhkan counter, timer ataupun
komponen-komponen lainnya sebagai peralatan tambahan.
 Dokumentasi
Printout dari PLC dapat langsung diperoleh dan tidak perlu melihat
blueprint circuit-nya. Tidak seperti relai yang printout sirkuitnya tidak
dapat diperoleh.
 Keamanan
Pengubahan pada PLC tidak dapat dilakukan kecuali PLC tidak dikunci
dan diprogram. Jadi tidak ada orang yang tidak berkepentingan dapat
mengubah program PLC selama PLC tersebut dikunci.
 Dapat melakukan pengubahan dengan pemrograman ulang
Karena PLC dapat diprogram ulang secara cepat, proses produksi yang
bercampur dapat diselesaikan. Misal bagian B akan dijalankan tetapi
bagian A masih dalam proses, maka proses pada bagian B dapat diprogram
ulang dalam satuan detik.
 Penambahan rangkaian lebih cepat
Pengguna dapat menambah rangkaian pengendali sewaktu-waktu dengan
cepat, tanpa memerlukan tenaga dan biaya yang besar seperti pada
pengendali konvensional.
2.2.2. Kerugian Menggunakan PLC
Selain keuntungan yang telah disebutkan di atas maka ada kerugian yang
dimiliki oleh PLC, yaitu:
 Teknologi yang masih baru
Pengubahan sistem kontrol lama yang menggunakan ladder atau relai ke
konsep komputer PLC merupakan hal yang sulit bagi sebagian orang
 Kurang bagus untuk aplikasi program yang tetap
Beberapa aplikasi merupakan aplikasi dengan satu fungsi. Sedangkan PLC
dapat mencakup beberapa fungsi sekaligus. Pada aplikasi dengan satu
fungsi jarang sekali dilakukan perubahan bahkan tidak sama sekali,
sehingga penggunaan PLC pada aplikasi dengan satu fungsi akan
memboroskan (biaya).
 Pertimbangan Lingkungan
Dalam suatu pemrosesan, lingkungan mungkin mengalami pemanasan
yang tinggi, vibrasi yang kontak langsung dengan alat-alat elektronik di
dalam PLC dan hal ini bila terjadi terus menerus, mengganggu kinerja
PLC sehingga tidak berfungsi optimal.
 Operasi Dengan Rangkaian Yang Tetap
Jika rangkaian pada sebuah operasi tidak diubah maka penggunaan PLC
lebih mahal dibanding dengan peralatan kontrol lainnya. PLC akan
menjadi lebih efektif bila program pada proses tersebut di-upgrade secara
periodik.
2.3. Rangkaian Start-Stop
Banyak sistem mempunyai sebuah sistem Master Control Relai untuk
Safety Shutdown pada operasi PLC. Ketika ON, safety shutdown mengizinkan
PLC untuk beroperasi. Ketika di-deenergize, maka PLC tidak akan beroperasi.
Tipe sistem master shutdown,  jika tombol Start di tekan (ON) maka coil MCR akan
ter-energize sehingga anak relai MCR akan terenergize pula sehingga PLC akan
beroperasi. Walaupun tombol Start kembali ke posisinya semula (OFF), coil MCR
tetap terenergize karena adanya anak relai MCR lain pararel dengan tombol Start.
Ketika tombol Stop ditekan (OFF), maka rangkaian menjadi terbuka yang
menyebabkan tidak ada lagi aliran arus ke coil MCR, sehingga coil MCR tidak
terenergize lagi. Karena coil MCR tidak terenergize lagi maka dua anak relainya
akan OFF sehingga PLC akan OFF (tidak beroperasi).
Pada gambar di atas terdapat pula Emergency Stop Pushbutton yang
digunakan apabila terjadi sesuatu pada sistem sehingga sistem harus dimatikan.
Selain itu terdapat sebuah limit switch yang berhubungan dengan pintu panel dimana
sistem PLC diletakkan. Apabila pintu tersebut dibuka maka limit switch OFF
sehingga coil MCR tidak ter-energize yang menyebabkan sistem PLC akan OFF,
apabila pintu ditutup maka limit switch akan ON sehingga sistem PLC akan ON
pula. Sedangkan Suppressor digunakan untuk mengurangi atau menghilangkan
sinyal gangguan dari luar yang dapat membuat program sistem PLC menjadi
malfunction.
2.4. Bagian - Bagian PLC
Sistem PLC terdiri dari lima bagian pokok, yaitu:
2.4.1. Central Processing Unit (CPU).
Bagian ini merupakan otak atau jantung PLC, karena bagian ini
merupakan bagian yang melakukan operasi/pemrosesan program yang
tersimpan dalam PLC. Disamping itu CPU juga melakukan pengawasan atas
semua operasional kerja PLC, transfer informasi melalui internal bus antara
PLC, memory dan unit I/O.
Bagian CPU ini antara lain adalah :
 Power Supply, power suply mengubah suplai masukan listrik menjadi
suplai listrik yang sesuai dengan CPU dan seluruh komputer.
 Alterable Memory, terdiri dari banyak bagian, intinya bagian ini
berupa chip yang isinya di letakkan pada chip RAM (Random Access
Memory), tetapi isinya dapat diubah dan dihapus oleh
pengguna/pemrogram. Bila tidak ada suplai listrik ke CPU maka
isinya akan hilang, oleh sebab itu bagian ini disebut bersifat volatile,
tetapi ada juga bagian yang tidak bersifat volatile.
 Fixed Memory, berisi program yang sudah diset oleh pembuat PLC,
dibuat dalam bentuk chip khusus yang dinamakan ROM (Read Only
Memory), dan tidak dapat diubah atau dihapus selama operasi CPU,
karena itu bagian ini sering dinamakan memori non-volatile yang
tidak akan terhapus isinya walaupun tidak ada listrik yang masuk ke
dalam CPU. Selain itu dapat juga ditambahkan modul EEPROM
(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) yang ditujukan
untuk back up program utama RAM prosesor sehingga prosesor dapat
diprogram untuk meload program EEPROM ke RAM jika program di
RAM hilang atau rusak
 Processor, adalah bagian yang mengontrol supaya informasi tetap
jalan dari bagian yang satu ke bagian yang lain, bagian ini berisi
rangkaian clock, sehingga masing-masing transfer informasi ke tempat
lain tepat sampai pada waktunya
 Battery Backup, umumnya CPU memiliki bagian ini. Bagian ini
berfungsi menjaga agar tidak ada kehilangan program yang telah
dimasukkan ke dalam RAM PLC jika catu daya ke PLC tiba-tiba
terputus.
2.4.2. Programmer/monitor (p/m).
Pemrograman dilakukan melalui keyboard sehingga alat ini
dinamakan Programmer. Dengan adanya Monitor maka dapat dilihat apa
yang diketik atau proses yang sedang dijalankan oleh PLC. Bentuk PM ini
ada yang besar seperti PC, ada juga yang berukuran kecil yaitu hand-eld
programmer dengan jendela tampilan yang kecil, dan ada juga yang
berbentuk laptop. PM dihubungkan dengan CPU melalui kabel. Setelah
CPU selesai diprogram maka PM tidak dipergunakan lagi untuk operasi
proses PLC, sehingga pada bagian ini hanya dibutuhkan satu buah PLC
untuk banyak CPU.
2.4.3. Modul Input / Output (I/O).
 Input merupakan bagian yang menerima sinyal elektrik dari sensor
atau komponen lain dan sinyal itu dialirkan ke PLC untuk diproses.
Ada banyak jenis modul input yang dapat dipilih dan jenisnya
tergantung dari input yang akan digunakan. Jika input adalah limit
switches dan pushbutton dapat dipilih kartu input DC. Modul input
analog adalah kartu input khusus yang menggunakan ADC (Analog to
Digital Conversion) dimana kartu ini digunakan untuk input yang berupa
variable seperti temperatur, kecepatan, tekanan dan posisi. Pada
umumnya ada 8-32 input point setiap modul inputnya. Setiap point
akan ditandai sebagai alamat yang unik oleh prosesor.
 Output adalah bagian PLC yang menyalurkan sinyal elektrik hasil
pemrosesan PLC ke peralatan output. Besaran informasi/sinyal
elektrik itu dinyatakan dengan tegangan listrik antara 5 - 15 volt DC
dengan informasi diluar sistem tegangan yang bervariasi antara 24 -
240 volt DC maupun AC. Kartu output biasanya mempunyai 6-32
output point dalam sebuah single module. Kartu output analog adalah
tipe khusus dari modul output yang menggunakan DAC (Digital to
Analog Conversion). Modul output analog dapat mengambil nilai dalam
12 bit dan mengubahnya ke dalam signal analog. Biasanya signal ini 0-10
volts DC atau 4-20 mA. Signal Analog biasanya digunakan pada peralatan
seperti motor yang mengoperasikan katup dan pneumatic position control
devices.
Bila dibutuhkan, suatu sistem elektronik dapat ditambahkan untuk
menghubungkan modul ini ke tempat yang jauh. Proses operasi sebenarnya di
bawah kendali PLC mungkin saja jaraknya jauh, dapat saja ribuan meter.
2.4.4. Printer.
Alat ini memungkinkan program pada CPU dapat di printout atau
dicetak. Informasi yang mungkin dicetak adalah diagram ladder, status
register, status dan daftar dari kondisi-kondisi yang sedang dijalankan, timing
diagram dari kontak, timing diagram dari register, dan lain-lain.
2.4.5. The Program Recorder/Player.
Alat ini digunakan untuk menyimpan program dalam CPU. Pada PLC
yang lama digunakan tape, sistem floopy disk. Sekarang ini PLC semakin
berkembang dengan adanya hard disk yang digunakan untuk pemrograman
dan perekaman. Program yang telah direkam ini nantinya akan direkam
kembali ke dalam CPU apabila program aslinya hilang atau mengalami
kesalahan.
Untuk operasi yang besar, kemungkinan lain adalah menghubungkan
CPU dengan komputer utama (master computer) yang biasanya digunakan
pada pabrik besar atau proses yang mengkoodinasi banyak Sistem PLC .
2.5. SYSMAC CPM1A
Jenis PLC yang akan dipakai pada perancangan kontrol sistem
pengepakan otomatis dengan menggunakan PLC ini adalah CPM1A Progmmable
relay, tepatnya CPM1A . Penulis memilih produk ini karena harganya yang tidak
begitu mahal dan juga lebih kecil dibandingkan dengan seri-seri lainnya. CPM1A
adalah produk PLC dari omron yang merupakan sebuah mikrokontroler (CPU
PLC biasa berupa mikrokontroler maupun mikroprosesor) yang dilengkapi
dengan peripheral yang dapat berupa masukan digital, keluaran digital atau relai.
Perangkat lunak programya sama sekali berbeda dengan bahasa computer seperti
4 basic, C dan lain-lain, programnya menggunakan apa yang dinamakan sebagai
diagram tangga atau ladder diagram
CPM1A merupakan PLC produk omron, memiliki 24 input dan 16 output,
jadi total terminal input dan output yang terdapat pada PLC CPM1A ini adalah 40
terminal input dan output Seperti gambar 2.3.
Gambar 2.3. PLC CPM1A
PLC CPM1A-40 selain adanya indikator-indikator input dan output,
terlihat juga empat macam lampu indikator, yaitu PWR, RUN,ERR/ALM dan
COM. Arti masing-masing indikator tersebut ditunjukan pada table 2.1 :
Table 2.1. Arti lampu indikator PLC CPM1A (Anang Yulianto, 2006)
PLC sesungguhnya merupakan sistem mikrokontroler khusus untuk
industri, artinya seperangkat perangkat lunak dan keras yang diadaptasi untuk
keperluan aplikasi didalam dunia industri (Putra, 2004).
2.5.1 Struktur Memory PLC Omron CPM1A
Beberapa bagian dalam memori PLC Omron CPM1A memiliki fungsi
khusus. Masing-masing lokasi memori memiki ukuran 16-bit atau 1 word
membentuk daerah atau region dan masing-masing region inilah yang memiliki
fungsi-fungsi khusus.
Tidak seperti mikrokontroler, yang hanya mendefinisikan sebagian dari
fungsi-funsi memorinya, pada PLC, semua bagian memori didefinisikan
fungsinya secara khusus. Selain itu, dalam PLC semua lokasi memori
didefinisikan dialamati per bit, atau dengan kata lain dapat diakses per bit atau bit
addres sable. Cukup dengan menuliskan, misalnya 102.2 = 0 artinya lokasi
memori 102 bit 2 diisi not.
Untuk lebih jelasnya mengenai struktur memori PLC Omron CPM1A
dapat dilihat dari keterangan sebagai berikut :
Indikator Status Keterangan
PWR
(hijau)
ON Catu daya disalurkan
OFF Catu daya tidak disalurkan
RUN
(hijau)
ON PLC dalam posisi mode kerja run atau monitor
OFF PLC dalam posisi mode program atau
munculnya kesalahan yang patal
COMM
(kuning)
Kedip Data sedang dikirim melalui port peripheral
atau RS-232C
Off Tidak adanya proses pengiriman data melalui
port peripheral maupun RS-232C
1) Daerah IR (Internal Relay)
Bagian memori ini digunakan untuk menyimpan status keluaran dan
masukan PLC. Beberapa bit berhubungan langsung dengan terminal
masukan dan keluaran. PLC (termianal sekrup). Untuk CPM1A, masingmasing
bit IR000 berubungan langsung d engan terminal masukan,
misalnya IR000.00 (atau 000.00 saja) berhubungan langsung dengan
terminal masukan ke-1, sedangkan terminal masukan ke VI berhubungan
langsung dengan bit IR000.5(000.05 saja). daerah memori IR terbagi atas
tiga macam : area masukan (input area). Area keluaran (output area) dan
area kerja (work area), keterangan lengkap ditunjukan pada table 2.2.untuk
PLC CPM1A.
Table 2.2. Pembagian area IR pada PLC CPM1A (Anang Yulianto,
2006)
AREA
DM
AREA
MEMORI
Word Fungsi
Area
masukan
IR000-IR009 (10
word)
Bit-bit ini dapat
dialokasikasikan
keterminal-terminal I/O
Area keluaran IR010-IR019 (10
Word)
Bit-bit ini dapat digunakan
dengann bebas didalam
program
Area kerja
IR020-IR049
IR 200-IR231 (32
Word)
2) Daerah SR (Special Relay)
Merupakan bagian khusus dari lokasi memori yang digunakan sebagai bitbit
kontrol dan status (flag), digunakan (paling sering) untuk pencacah dan
interupsi. Misalnya. SR250 (atau 250 saja) memiliki bit nomor 00 hingga
15, digunakan sebagai pengaturan control analog 0.dalam hal ini SR250
digunakan untuk menyimpan BCD 4-digit (0000 hingga 0200) dari
pengaturan control analog 0. sedangkan SR251 digunakan untuk
pengaturan kontrol analog 1. SR253.13 (atau 253.13 saja) adalah always
ON flag atau nilainya selalu ON selama PLC dihidupkan, sedangkan
kebalikannya adalah SR253.14 (253.14 saj) yaitu always off flag atau nilai
selalu OFF selama PLC dihidupkan,SR255.04 (atau 255.04 saja)
digunakan sebagai flag carry (cy) SR 255.05, SR255.06 dan SR255.07
masing-masing digunakan untuk menyimpan satatus lebih besar dari
(greater than), sama dengan (equalos) dan lebih kecil dari (less than) hasil
dari fungsi pembagian CMP.
3) Daerah TR
Saat pindah ke subprogram selama eksekusi program, maka semua data
yang terkait hingga batasan return subprogram akan disimpan dalam
daerah TR ini. Hanya terdapat 8 bit yaitu TR0 hingga TR7, baik untuk
CPM1A maupun CPM2A
4) Daerah HR (Holding Relay)
Bit-bit pada daerah HR ini dgunakan data dan tidak akan hilang walaupun
PLC sudah tidak mendapatkan catu daya atau PLC sudah dimatikan,
karena menggunakan baterai. Untuk CPM1A dan CPM2A, daerah ini
terdiri dari 20 word, HR19 atau 320 bit, HR00.00 hingga HR19.15. bit-bit
HR ini dapat digunakan bebas didalam program sebagaimana bit-bit
(work bits)
5) Daerah AR
Ini daerah lain yang juga digunakan untuk menyimpan bit-bit kontrol dan
status, seperti status PLC, kesalahan, waktu sistem dan lain sejenisnya.
Dan sebagaimana daerah HR, daerah AR juga dilengkapi dengan batrai,
sehingga data-data kontrol maupun status tetap akan disimpan walupun
PLC sudah dimatikan. Untuk CPM1A, daerah ini terdiri dari 16 word.
AR00 hingga AR15 atau 256 bit, AR00.00 hingga AR23 atau 384 bit,
AR00.00 hingga AR23.15. misalnya, AR08 bit 00 hingga 03 digunakan
untuk menyimpan kode kesalahan port RS232, dengan ketentuan tiap bit.
 00-normal
 01-kesalahan pantas
 02 kesalahan frame

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 [2].             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 [3].

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 [4]. 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. 

Keuntungan dan Kerugian PLC

            Dalam industri-industri yang ada sekarang ini, kehadiran PLC sangat dibutuhkan terutama untuk menggantikan sistem wiring atau pengkabelan yang sebelumnya masih digunakan dalam mengendalikan suatu sistem. Dengan menggunakan PLC akan diperoleh banyak keuntungan diantaranya adalah sebagai berikut:

Ø  Fleksibel

Pada masa lalu, tiap perangkat elektronik yang berbeda dikendalikan dengan pengendalinya masing-masing. Misal sepuluh mesin membutuhkan sepuluh pengendali, tetapi kini hanya dengan satu PLC kesepuluh  mesin tersebut dapat dijalankan dengan programnya masing-masing.

 Ø  Perubahan dan pengkoreksian kesalahan sistem lebih mudah

Bila salah satu sistem akan diubah atau dikoreksi maka pengubahannya hanya dilakukan pada program yang terdapat di komputer, dalam waktu yang relatif singkat, setelah itu didownload ke PLC-nya. Apabila tidak menggunakan PLC, misalnya relay maka perubahannya dilakukan dengan cara mengubah pengkabelannya. Cara ini tentunya memakan waktu yang lama.

 Ø  Jumlah kontak yang banyak

Jumlah kontak yang dimiliki oleh PLC pada masing-masing coil lebih banyak daripada kontak yang dimiliki oleh sebuah relay.

 Ø  Harganya lebih murah

PLC mampu menyederhanakan banyak pengkabelan dibandingkan dengan sebuah relay. Maka harga dari sebuah PLC lebih murah dibandingkan dengan harga beberapa buah relay yang mampu melakukan pengkabelan dengan jumlah yang sama dengan sebuah PLC. PLC mencakup relay, timers, counters, sequencers, dan berbagai fungsi lainnya.

 Ø  Pilot running

PLC yang terprogram dapat dijalankan dan dievaluasi terlebih dahulu di kantor atau laboratorium. Programnya dapat ditulis, diuji, diobserbvasi dan dimodifikasi bila memang dibutuhkan dan hal ini menghemat waktu bila dibandingkan dengan sistem relay konvensional yang diuji dengan hasil terbaik di pabrik.

 Ø  Observasi visual

Selama program dijalankan, operasi pada PLC dapat dilihat pada layar CRT. Kesalahan dari operasinya pun dapat diamati bila terjadi.

 Ø  Kecepatan operasi

Kecepatan operasi PLC lebih cepat dibandingkan dengan relay. Kecepatan PLC ditentukan dengan waktu scannya dalam satuan millisecond.

 Ø  Metode Pemrograman Ladder atau Boolean

Pemrograman PLC dapat dinyatakan dengan pemrograman ladder bagi teknisi, atau aljabar Boolean bagi programmer yang bekerja di sistem kontrol digital atau Boolean.

Ø  Sifatnya tahan uji

Solid state device lebih tahan uji dibandingkan dengan relay dan timers mekanik atau elektrik. PLC merupakan solid state device sehingga bersifat lebih tahan uji.

 Ø  Menyederhanakan komponen-komponen sistem kontrol

Dalam PLC juga terdapat counter, relay dan komponen-komponen lainnya, sehingga tidak membutuhkan komponen-komponen tersebut sebagai tambahan. Penggunaan relay membutuhkan counter, timer ataupun komponen-komponen lainnya sebagai peralatan tambahan.

 Ø  Dokumentasi

Printout dari PLC dapat langsung diperoleh dan tidak perlu melihat blueprint circuit-nya. Tidak seperti relay yang printout sirkuitnya tidak dapat diperoleh.

 Ø  Keamanan

Pengubahan pada PLC tidak dapat dilakukan kecuali PLC tidak dikunci dan diprogram. Jadi tidak ada orang yang tidak berkepentingan dapat mengubah program PLC selama PLC tersebut dikunci.

 Ø  Dapat melakukan pengubahan dengan pemrograman ulang

Karena PLC dapat diprogram ulang secara cepat, proses produksi yang bercampur dapat diselesaikan. Misal bagian B akan dijalankan tetapi bagian A masih dalam proses, maka proses pada bagian B dapat diprogram ulang dalam satuan detik.

 Ø  Penambahan rangkaian lebih cepat

Pengguna dapat menambah rangkaian pengendali sewaktu-waktu dengan cepat, tanpa memerlukan tenaga dan biaya yang besar seperti pada pengendali konvensional.

       

Selain keuntungan yang telah disebutkan di atas maka ada kerugian yang dimiliki oleh PLC, yaitu:

Ø  Teknologi yang masih baru

Pengubahan sistem kontrol lama yang menggunakan ladder atau relay ke konsep komputer PLC merupakan hal yang sulit bagi sebagian orang

 Ø  Buruk untuk aplikasi program yang tetap

Beberapa aplikasi merupakan aplikasi dengan satu fungsi. Sedangkan PLC dapat mencakup beberapa fungsi sekaligus. Pada aplikasi dengan satu fungsi jarang sekali dilakukan perubahan bahkan tidak sama sekali, sehingga penggunaan PLC pada aplikasi dengan satu fungsi akan memboroskan (biaya).

 Ø  Pertimbangan lingkungan

Dalam suatu pemrosesan, lingkungan mungkin mengalami pemanasan yang tinggi, vibrasi yang kontak langsung dengan alat-alat elektronik di dalam PLC dan hal ini bila terjadi terus menerus, mengganggu kinerja PLC sehingga tidak berfungsi optimal.

 Ø  Operasi dengan rangkaian yang tetap

Jika rangkaian pada sebuah operasi tidak diubah maka penggunaan PLC lebih mahal dibanding dengan peralatan kontrol lainnya. PLC akan menjadi lebih efektif bila program pada proses tersebut di-upgrade secara periodik.

  

Bagian-Bagian PLC

Sistem PLC terdiri dari lima bagian pokok, yaitu:

Ø  Central processing unit (CPU). Bagian ini merupakan otak atau jantung PLC, karena bagian ini merupakan bagian yang melakukan operasi / pemrosesan program yang tersimpan dalam PLC. Disamping itu CPU juga melakukan pengawasan atas semua operasional kerja PLC, transfer informasi melalui internal bus antara PLC, memory dan unit I/O.
Bagian CPU ini antara lain adalah :
q  Power Supply, power supply mengubah suplai masukan listrik menjadi suplai listrik yang sesuai dengan CPU dan seluruh komputer.
q  Alterable Memory, terdiri dari banyak bagian, intinya bagian ini berupa chip yang isinya di letakkan pada chip RAM (Random Access Memory), tetapi isinya dapat diubah dan dihapus oleh pengguna / pemrogram. Bila tidak ada supplai listrik ke CPU maka isinya akan hilang, oleh sebab itu  bagian ini disebut bersifat volatile,  tetapi ada juga bagian yang tidak bersifat volatile.
q  Fixed Memory, berisi program yang sudah diset oleh pembuat PLC, dibuat dalam bentuk chip khusus yang dinamakan ROM (Read Only Memory), dan tidak dapat diubah atau dihapus selama operasi CPU, karena itu bagian ini sering dinamakan memori non-volatile yang tidak akan terhapus isinya walaupun tidak ada listrik yang masuk ke dalam CPU. Selain itu dapat juga ditambahkan modul EEPROM atau Electrically Erasable Programmable Read Only Memory yang ditujukan untuk back up program utama RAM prosesor sehingga prosesor dapat diprogram untuk meload program EEPROM ke RAM jika program di RAM hilang atau rusak [6].
q  Processor, adalah bagian yang mengontrol supaya informasi  tetap jalan dari bagian yang satu ke bagian yang lain, bagian ini berisi rangkaian clock, sehingga masing-masing transfer informasi ke tempat lain tepat sampai pada waktunya
q  Battery Backup, umumnya CPU memiliki bagian ini. Bagian ini berfungsi menjaga agar tidak ada kehilangan program yang telah dimasukkan ke dalam RAM PLC jika catu daya ke PLC tiba-tiba terputus. 

Ø  Programmer / monitor (PM). Pemrograman dilakukan melalui keyboard sehingga alat ini dinamakan Programmer. Dengan adanya Monitor maka dapat dilihat apa yang diketik atau proses yang sedang dijalankan oleh PLC. Bentuk PM ini ada yang besar seperti PC, ada juga yang berukuran kecil yaitu hand-eld programmer dengan jendela tampilan yang kecil, dan ada juga yang berbentuk laptop. PM dihubungkan dengan CPU melalui kabel. Setelah CPU selesai diprogram maka PM tidak dipergunakan lagi untuk operasi proses PLC, sehingga bagian ini hanya dibutuhkan satu buah untuk banyak CPU.   

… (deleted)…

Ø  Modul input / output (I/O).Input merupakan bagian yang menerima sinyal elektrik dari sensor atau komponen lain dan sinyal itu dialirkan ke PLC untuk diproses. Ada banyak jenis modul input yang dapat dipilih dan jenisnya tergantung dari input yang akan digunakan. Jika input adalah limit switches dan pushbutton dapat dipilih kartu input DC. Modul input analog adalah kartu input khusus yang menggunakan ADC (Analog to Digital Conversion) dimana kartu ini digunakan untuk input yang berupa variable seperti temperatur, kecepatan, tekanan dan posisi. Pada umumnya ada 8-32 input point setiap modul inputnya. Setiap point akan ditandai sebagai alamat yang unik oleh prosesor.Output adalah bagian PLC yang menyalurkan sinyal elektrik hasil pemrosesan PLC ke peralatan output. Besaran informasi / sinyal elektrik itu dinyatakan dengan tegangan listrik antara 5 – 15 volt DC dengan informasi diluar sistem tegangan yang bervariasi antara 24 – 240 volt DC mapun AC. Kartu output biasanya mempunyai 6-32 output point dalam sebuah single module. Kartu output analog adalah tipe khusus dari modul output yang menggunakan DAC (Digital to Analog Conversion). Modul output analog dapat mengambil nilai dalam 12 bit dan mengubahnya ke dalam signal analog. Biasanya signal ini 0-10 volts DC atau 4-20 mA. Signal Analog biasanya digunakan pada peralatan seperti motor yang mengoperasikan katup dan pneumatic position control devices.Bila dibutuhkan, suatu sistem elektronik dapat ditambahkan untuk menghubungkan modul ini ke tempat yang jauh. Proses operasi sebenarnya di bawah kendali PLC mungkin saja jaraknya jauh, dapat saja ribuan meter.

Ø  Printer. Alat ini memungkinkan program pada CPU dapat di printout atau dicetak. Informasi yang mungkin dicetak adalah diagram ladder, status register, status dan daftar dari kondisi-kondisi yang sedang dijalankan, timing diagram dari kontak, timing diagram dari register, dan lain-lain. 

Ø  The Program Recorder / Player. 

Alat ini digunakan untuk menyimpan program dalam CPU. Pada PLC yang lama digunakan tape, sistem floopy disk. Sekarang ini PLC semakin berkembang dengan adanya hard disk yang digunakan untuk pemrograman dan perekaman. Program yang telah direkam ini nantinya akan direkam kembali ke dalam CPU apabila program aslinya hilang atau mengalami kesalahan.

 Untuk operasi yang besar, kemungkinan lain adalah menghubungkan CPU dengan komputer utama (master computer) yang biasanya digunakan pada pabrik besar atau proses yang mengkoodinasi banyak Sistem PLC .

Konsep Perancangan Sistem Kendali dengan PLC 

            Dalam merancang suatu sistem kendali dibutuhkan pendekatan-pendekatan sistematis dengan prosedure sebagai berikut :

1.   Rancangan Sistem Kendali

       Dalam tahapan ini si perancang harus menentukan terlebih dahulu sistem apa yang akan dikendalikan dan proses bagaimana yang akan ditempuh. Sistem yang dikendalikan dapat berupa peralatan mesin ataupun proses yang terintegrasi yang sering secara umum disebut dengan controlled system.

2.  Penentuan I/O

Pada tahap ini semua piranti masukan dan keluaran eksternal yang akan dihubungkan PLC harus ditentukan. Piranti masukan dapat berupa saklar, sensor, valve dan lain-lain sedangkan piranti keluaran dapat berupa solenoid katup elektromagnetik dan lain-lain.

3.  Perancangan Program (Program Design)

Setelah ditentukan input dan output maka dilanjutkan  dengan proses merancang program dalam bentuk ladder diagram dengan mengikuti aturan dan urutan operasi sistem kendali.

4.  Pemrograman (Programming)

5.  Menjalankan Sistem (Run The System)

Pada tahapan ini perlu dideteksi adanya kesalahan-kesalahan satu persatu (debug), dan menguji secara cermat sampai kita memastikan bahwa sistem aman untuk dijalankan.

Komponen Elektronik Pada Programmable Logic Controller (PLC)

Seiring pertambahan kompeksitas proses yang akan dikontrol maka kebutuhan akan program yang sifatnya canggih tentunya juga semakin meningkat. Dewasa ini, banyak proses di industri yang secara praktis membutuhkan program yang mampu mendukung fungsi-fungsi tambahan di luar fungsi relay sebagai komponen standar sebuah diagram ladder.

            Dengan perkembangan perangkat keras dan perangkat lunak Programmable Logic Controller (PLC) yang begitu luar biasa, hampir semua PLC yang beredar di pasaran telah dilengkapi dengan berbagai instruksi yang sangat beragam. 

FUNGSI PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS (PLC)

Fungsi dan kegunaan dari PLC dapat dikatakan hampir tidak terbatas. Tapi dalam prakteknya dapat dibagi secara umum dan khusus.

Secara umum fungsi dari PLC adalah sebagai berikut :

1. Kontrol Sekensial.
PLC memroses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step / langkah dalam proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat.

2. Monitoring Plant.
PLC secara terus menerus memonitor 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 ke operator.

BAHASA PEMOGRAMAN

Terdapat banyak pilihan bahasa untuk membuat program dalam PLC. Masing-masing bahasa mempunyai keuntungan dan kerugian tergantung dari sudut pandang kita sebagai user / pemogram. Pada umumnya terdapat 2 bahasa pemograman sederhana dari PLC , yaitu pemograman diagram ladder dan bahasa instruction list (mnemonic code). Diagram Ladder adalah bahasa yang dimiliki oleh setiap PLC.

LADDER DIAGRAM
Diagram Ladder menggambarkan program dalam bentuk grafik. Diagram ini dikembangkan dari kontak-kontak relay yang terstruktur yang menggambarkan aliran arus listrik. Dalam diagram ladder terdapat dua buah garis vertical dimana garis vertical sebelah kiri dihubungkan dengan sumber tegangan positip catu daya dan garis sebelah kanan dihubungkan dengan sumber tegangan negatip catu daya.

Program ladder ditulis menggunakan bentuk pictorial atau simbol yang secara umum mirip dengan rangkaian kontrol relay. Program ditampilkan pada layar dengan elemen-elemen seperti normally open contact, normally closed contact, timer, counter, sequencer dll ditampilkan seperti dalam bentuk pictorial.

Dibawah kondisi yang benar, listrik dapat mengalir dari rel sebelah kiri ke rel sebelah kanan, jalur rel seperti ini disebut sebagai ladder line (garis tangga). Peraturan secara umum di dalam menggambarkan program ladder diagram adalah :

1. Daya mengalir dari rel kiri ke rel kanan
2. Output koil tidak boleh dihubungkan secara langsung di rel sebelah kiri.
3. Tidak ada kontak  yang diletakkan disebelah kanan output coil
4. Hanya diperbolehkan satu output koil pada ladder line.

Dari penjelasan diatas dapat dipresentasikan dengan bahasa ladder sebagai berikut: