JURUSAN TEKNIK ELEKTRO - FT UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA 2014   Oleh: Prof. Dr. Bambang Suprianto, M.T. PRODI S1 TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO - FT UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA 2014 1

51324308 Rangkaian Listrik 51324307 Rangkaian Elektronika 51324214   51324308 Rangkaian Listrik 51324307 Rangkaian Elektronika 51324214 Rangkaian Digital 51324310 Mesin DC dan Mesin AC 51324218 Programmable Logic Control 513242xx Pemanfaatan PLC dalam SCADA 2

A. Kompetensi dan Indikator Setelah mempelajari topik ini Mahasiswa memiliki kompetensi sebagai berikut. Memahami sistem kendali PLC yang terbagi dalam dua belas indikator berikut ini: Menjelaskan sistem kendali loop terbuka dan sistem kendali loop tertutup. Menjelaskan bagian-bagian PLC. Menjelaskan jenis peralatan input dan jenis peralatan output dalam PLC. Menjelaskan jumlah I/O pada PLC CPM2A. Menjelaskan aplikasi analog CPM1A-MAD01 Mengidentifikasi terminal analog MAD01. Menjelaskan batas I/O Analaog MAD01. Menjelaskan spesifikasi PLC. Menjelaskan perbandingan sistem kendali elektromagnetik dan PLC. Menjelaskan keunggulan PLC. Menyebutkan daerah penerapan PLC. Menjelaskan langkah-langkah desain sistem kendali PLC.   3

Gambar 1 Unsur-unsur sistem kendali Istilah sistem kendali dalam teknik elektro mempunyai arti suatu peralatan atau sekelompok peralatan yang digunakan untuk mengatur fungsi kerja suatu mesin dan memetakan tingkah laku mesin tersebut sesuai dengan yang dikehendaki. Fungsi kerja mesin tersebut mencakup antara lain menjalankan (start), mengatur (regulasi), dan menghentikan suatu proses kerja. Pada umumnya, sistem kendali merupakan suatu kumpulan peralatan elektro atau elektronik, peralatan mekanik, dan peralatan lain yang menjamin stabilitas dan transisi halus serta ketepatan suatu proses kerja.   Sistem kendali mempunyai tiga unsur yaitu input, proses, dan output. PROSES Input Output Gambar 1 Unsur-unsur sistem kendali 4

Sistem Kendali Loop Terbuka Sistem kendali loop terbuka adalah proses pengendalian di mana variabel input mempengaruhi output yang dihasilkan. Gambar 2 menunjukkan diagram blok sistem kendali loop terbuka.   Gambar 2 Diagram blok sistem kendali loop terbuka 5

Sistem Kendali Loop Tertutup Sistem kendali loop tertutup adalah suatu proses pengendalian di mana variabel yang dikendalikan (output) disensor secara kontinyu, kemudian dibandingkan dengan besaran acuan.   Gangguan Sistem yang dikendalikan (Proses) Peralatan Kendali Output Setting Error Sensor Umpan balik Gambar 3 Sistem kendali loop tertutup 6

Gambar 4 Diagram blok PLC Dalam sistem otomasi, PLC merupakan ‘jantung’ sistem kendali. Dengan program yang disimpan dalam memori PLC, dalam eksekusinya, PLC dapat memonitor keadaan sistem melalui sinyal dari peralatan input, kemudian didasarkan atas logika program menentukan rangkaian aksi pengendalian peralatan output luar.   Cara kerja sistem kendali PLC dapat dipahami dengan diagram blok seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Gambar 4 Diagram blok PLC 7

Berbagai jenis saklar, misalnya tombol, saklar togel, saklar PLC PLC terdiri atas CPU (Central Processing Unit), memori, modul interface input dan output program kendali disimpan dalam memori program. Program mengendalikan PLC sehingga saat sinyal iput dari peralatan input on timbul respon yang sesuai. Respon ini umumnya mengonkan sinyal output pada peralatan output.   PERANGKAT INPUT Peralatan input adalah peralatan yang memberikan sinyal kepada PLC dan selanjutnya PLC memproses sinyal tersebut untuk mengendalikan peralatan output. Peralatan input itu antara lain : Berbagai jenis saklar, misalnya tombol, saklar togel, saklar batas,saklar level, saklar tekan, saklar proximity. b. Berbagai jenis sensor, misalnya sensor cahaya, sensor suhu, sensor level, c. Rotary encoder 8

berbagai jenis alat pemrogram, yaitu komputer, software ladder, PERALATAN OUTPUT Sistem otomasi tidak lengkap tanpa ada peralatan output yang dikendalikan. Peralatan output itu misalnya : Kontaktor Motor AC/DC Lampu Buzer PERALATAN PENUNJANG Peralatan penunjang adalah peralatan yang digunakan dalam sistem kendali PLC, tetapi bukan merupakan bagian dari sistem secara nyata. Maksudnya, peralatan ini digunakan untuk keperluan tertentu yang tidak berkait dengan aktifitas pegendalian. Peralatan penunjang itu, antara lain : berbagai jenis alat pemrogram, yaitu komputer, software ladder, konsol pemrogram, programmable terminal, dan sebagainya. b. Berbagai software ladder, yaitu : SSS, LSS, Syswin, dan CX Programmer. c. Berbagai jenis memori luar, yaitu : disket, CD ROM, flash disk. d. Berbagai alat pencetak dalam sistem komputer, misalnya printer, plotter. 9

JUMLAH I/O Pertimbangan lain untuk memilih unit PLC adalah jumlah terminal I/O nya. Jumlah terminal I/O yang tersedia bergantung kepada merk PLC. Misalnya PLC merk OMRON pada satu unit tersedia terminal I/O sebanyak 10, 20, 30, 40 atau 60. Jumlah terminal I/O ini dapat dikembangkan dengan memasang Unit I/O Ekspansi sehingga dimungkinkan memiliki 100 I/O. TIPE RANGKAIAN OUTPUT PLC dibuat untuk digunakan dalam berbagai rangkaian kendali. Bergantung kepada peralatan output yang dikendalikan, tersedia tiga tipe rangkaian output yaitu : output relai, output transistor singking dan output transistor soucing. 10

  11

Aplikasi Analog PLC CPM1A-MAD 01 PLC CPM1A dan CPM2A serta CPM2C dapat dIgunakan secara analog, yang pada dasarnya dapat menerima input dan output sinyal analog dari peralatan lainnya. 12

Unit Analog CPM1A-MAD01 Unit analog adalah sebuah sitem bagian dari PLC yang dapat mengenali input berupa tegangan maupun arus yang naik secara linier, dan dapat juga mengeluarkan nilai otput berupa tegangan maupun arus pada sisi out putnya. Dalam satu analog I/O terdapat dua analog input dan satu analog output. Dengan begitu pada satu rangkaian dapat terpasang tiga unit analog I/O, enam analog input dan tiga analog output.   13

Batas I/O Analog Input analog dapat diset dari 0 – 10V DC, 1 – 5V DC atau 4 – 20mA. Pada rangkaian terbuka dapat digunakan pengaturan dengan 1 sampai 5V DC dan 4 sampai 20 mA. Untuk analog outpu-tnya dapat diatur dari 0 – 10V DC, 4 – 20 mA atau -10 – 10V DC. 14

  15

1. Pengawatan sistem kendali PLC lebih sedikit. Sistem kendali PLC memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan sistem kendali elektromagnetik sebagai berikut : 1. Pengawatan sistem kendali PLC lebih sedikit. 2. Modifikasi sistem kendali dapat dengan mudah dilakukan dengan cara mengganti progam kendali tanpa merubah pengawatan sejauh tidak ada tambahan peralatan input/output. 3. Tidak diperlukan komponen kendali seperti timer dan hanya diperlukan sedikit kontaktor sebagai penghubung peralatan output ke sumber tenaga elektro. 4. Kecepatan operasi sistem kendali PLC sangat cepat sehingga produktivitas meningkat. 5. Biaya pembangunan sistem kendali PLC lebih murah dalam kasus fungsi kendalinya sangat rumit dan jumlah peralatan input/outputnya sangat banyak. 6. Sistem kendali PLC lebih andal. 7. Program kendali PLC dapat dicetak dengan cepat. 16

Sistem pengemasan barang Sistem perakitan peralatan elektronik Sistem kendali PLC digunakan secara luas dalam berbagai bidang antara lain untuk mengendalikan : Traffic light Lift Konveyor Sistem pengemasan barang Sistem perakitan peralatan elektronik Sistem pengamanan gedung Sistem pembangkitan tenaga elektro Robot Pemrosesan makanan 17

Memilih PLC dengan spesifikasi yang sesuai dengan sistem kendali. Pengendalian sistem kendali PLC harus dilakukan melalui langkah-langkah sistematik sebagai berikut : Memilih PLC dengan spesifikasi yang sesuai dengan sistem kendali. Memasang Sistem Komunikasi Membuat program kendali Mentransfer program ke dalam PLC Memasang unit Menyambung pengawatan I/O Menguji coba program Menjalankan program 18

Kompetensi dan Indikator Setelah mempelajari topik ini Mahasiswa memiliki kompetensi sebagai berikut,Memahami bahasa pemrograman yang terbagi dalam empat indikator berikut ini: Menjelaskan instruksi pemrograman. Menjelaskan struktur daerah memori PLC CPM2A. Menjelaskan langkah – langkah pembuatan program. Memahami program kendali motor.   19

Diagram Ladder 2. Kode Mneumonik Program PLC dapat dibuat dengan menggunakan beberapa cara yang disebut bahasa pemrograman. Bentuk program berbeda-beda sesuai dengan bahasa pemrograman yang digunakan. Bahasa pemrograman tersebut antara lain : diagram ladder, kode mneumonik, diagram blok fungsi, dan teks terstruktur. Beberapa merk PLC hanya mengembangkan program diagram ladder dan kode mneumonik. Diagram Ladder 2. Kode Mneumonik 20

Diagram ladder Kode mneumonik     21

  22

Instruksi sisi kiri (ladder) Instruksi sisi kanan Instruksi ladder Terdapat banyak instruksi untuk memprogram PLC, tetapi tidak semua instruksi dapat digunakan pada semua model PLC. Instruksi pemrograman dapat dikelompokkan sebagai berikut : Klasifikasi menurut pengkodean mneumonik : Instruksi dasar Instruksi khusus Klasifikasi menurut kelompok fungsi: Instruksi sisi kiri (ladder) Instruksi sisi kanan Instruksi ladder Instruksi kendali bit Instruksi timer/ counter Instruksi geser bit Instruksi sub routine Instruksi ekspansi 23

Adapun Intruksi – intruksi dasar yang ada pada pemrograman menggunakan PLC CPM-2A ini adalah : LD (Load) Intruksi ini digunakan sebagai permulaan dari sebuah rangkaian Contoh : LD 00000 00000 b. AND Intruksi untuk rangkaian seri (logika AND). Kondisi rangkaian sebelumnya (bit 00001) akan di-AND-kan dengan bit bersangkutan (bit TIM 000). Contoh : LD 00001 00001 TIM 000 AND TIM 000 24

Intruksi ini digunakan untuk meng-output-kan suatu rangkaian. c. OR Imtruksi untuk rangkaian pararel (logika OR). Kodisi rangkaian sebelumnya (bit 00001) akan di-OR-kan dengan bit bersangkutan (bit CNT 001). Contoh : LD 00001 OR CNT 001 00001 CNT 001 d. OUT Intruksi ini digunakan untuk meng-output-kan suatu rangkaian. LD 00000 OR 00002 AND 00003 OUT 01000 00000 00003 01000 00002 25

Intruksi ini digunakan untuk menuliskan kontak NC. e. NOT Intruksi ini digunakan untuk menuliskan kontak NC. Contoh : LD NOT 00000 00000 f. TIM Intruksi untuk mengaktifkan suatu ON-Delay timer. Timer tersebut mempunyai resolusi 0.1 detik. TIM N LD 0000 TIM 000 N : Addres dari timer SV : Setting Timer (t=SV*0.1 detik) 00000 SV 26

g. CNT Intruksi ini untuk mengaktifkan suatu penghitung mundur (count-down counter). Contoh : CNT N SV LD 00000 LD 00001 CNT 000 CP R CP : Cout Pulse R : Reset h. KEEP(11) Seperti set-reset flip-flop. Bila input reset OFF dan input set berubah dari OFF ke ON maka output akan ON pada saat transisi tersebut. Output tersebut tetap akan ON meskipun input set kembali ke kondisi OFF. Bila input reset ON maka output akan OFF, tidak terpengaruh oleh kondisi input set. KEEP 0100 LD 00001 KEEP 0100 LD 00000 00000 00001 27

i. DIFU(13) – Differentiate Up Bila kondisi input berubah dari kondisi OFF ke ON (rising edge) maka output akan ON selama 1 scan time. LD 00000 DIFU 10000 DIFU 10000 00000 j. DIFD(14) – Differentiate Down Bila kondisi input berubah dari kondisi ON ke OFF (falling edge) maka output akan ON selama 1 scan time. LD 00000 DIFD 10000 DIFU 10000 00000 28

Untuk mengurangi kemungkinan terjadinya kesalahan dalam merancang program sistem kontrol, perlu diingat hal-hal sebagai berikut : Jumlah kondisi (kontak) yang digunakan seri atau paralel dan juga banyaknya perulangan penggunaan suatu bit tak terbatas sepanjang kapasitas memori PLC tidak dilampaui. Diantara dua garis instruksi tidak boleh ada kondisi yang melintas secara vertikal. Tiap garis instruksi harus memiliki sedikitnya satu kondisi yang menentukan eksekusi instruksi sisi kanan, kecuali untuk instruksi END(01), ILC(03) dan JME(05). Dalam merancang diagram ladder harus memperhatikan kemungkinan instruksi yang diperlukan untuk memasukannya. Misalnya, pada Gambar diagram A di bawah ini diperlukan instruksi OR LOAD. Hal ini dapat dihindari dengan menggambar ulang diagram ladder seperti Gambar diagram B. 29

  30

Operasi motor satu arah putaran 2. Operasi motor dua arah putaran Terdapat berbagai macam operasi motor induksi, suatu motor yang paling banyak digunakan sebagai penggerak mesin industri. Tetapi, hanya ada beberapa prinsip operasi motor induksi yaitu : Operasi motor satu arah putaran 2. Operasi motor dua arah putaran 3. Operasi beberapa motor sistem kontrol kerja berurutan 31

Kompetensi dan Indikator Setelah mempelajari topik ini Mahasiswa memiliki kompetensi sebagai berikut. Memahami software CX Programmer yang terbagi dalam tiga indikator berikut ini: Menjelaskan jenis – jenis alat pemrogram. Membuat program diagram ladder dengan CX Programmer. Memasukkan program dari PC ke dalam PLC melalui kabel RS 232.   32

Jenis-Jenis Alat Pemrogram Sambungan Alat Pemrogram Mode Operasi PLC Jenis-Jenis Alat Pemrogram  Sambungan Alat Pemrogram Memasukkan Program Menggunakan CX-Programmer :   Menjalankan CX Programmer Membuat file baru Menggambar Diagram Ladder Menyimpan File Menutup File Mentransfer program ke dalam PLC Membuka file proyek 33

Kompetensi dan Indikator Setelah mempelajari topik ini Mahasiswa memiliki kompetensi Membuat rangkaian sistem kontrol PLC untuk menjalankan motor DC.   Uraian Materi Keselamatan Kerja Pemasangan Unit PLC Keselamatan Kerja Pengawatan I/O Pengawatan I/O Program Sistem kontrol Motor Pengecekan Pengawatan I/O 34

  35

36