dari berbagai sumber
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.
Peralatan yang Berhubungan dengan PLC
Peralatan Analog
Contoh dari peralatan analog baik input maupun output adalah sebagai berikut :
INPUT
- Flow transmitters
- Pressure transmitters
- Temperature transmitters
- Position transmitters
- Level transmitters
OUTPUT
- Electric motor drives
- Analog meters
- Chart data recorders
- Process controllers
- Variable speed drives
Peralatan Digital
Contoh dari peralatan digital baik input maupun output adalah sebagai berikut :
INPUT
- Selector Switch
- Temperature Switch
- Flow Switch
- Level Switch
- Pushbutton
- Motor starter contacts
- Limit Switch
- Pressure Switch
- Relay Contact
OUTPUT
- Annunciator
- Alarm light
- Electric fan
- Indicating light
- Electric valve
- Alarm horn
- Selenoid valve
- Motor starters
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. Modul Catu 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 Perangkat Lunak
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 TTL (3-15V).
- Masukan analog (12 bit).
- Masukan word (16-bit/paralel).
- Masukan termokopel.
- 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).
- Pulsa kecepatan tinggi.
- Dll.
- 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)
- Keluaran cerdas.
- Keluaran ASCII.
- Port komunikasi ganda.
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.