Kamis, 10 Maret 2011

SISTEM PENGENDALI PLC

1. Aplikasi teknik Pengedalian dalam otomasi Industri
Teknologi Otomasi mulai ada sejak berabad-abad yang lalu, terutama sejak ditemukannya komponen cam dan governor. Pada tahun 1932, Nyquist mengembangkan suatu prosedur yang relatif sederhana untuk menentukan kestabilan sistem loop tertutup pada basis respon loop terbuka terhadap masukan tunak (Steady State) Sinusoida. Pada tahun 1934, Hazien memperkenalkan istilah servo mekanisme untuk sistem kontrol posisi, membahas desain servo mekanisme relay yang mampu mengikuti dengan baik masukan yang berubah. Pada dekade 1940-1950 pemakaian sistem kontrol otomatis telah berkembang, mulai tahun 1960 dengan berkembangnya perangkat peralatan (plant) dengan multi masukan dan multi keluaran maka sistem kontrol menjadi semakin kompleks.


Gambar 1, Penggunaan robot dalam sistem otomasi Industri

Selanjutnya secara berangsur angsur mulai memanfaatkan komponen elektronik-mekanik seperti relay, dan komponen elektronik seperti transistor. Perkembangan selanjutnya telah semakin cepat setelah ditemukannya komponen mikroelektronik dalam bentuk IC (Integrated Circuit) pada awal tahun 1960–an. Teknologi Otomasi semakin berkembang dengan pesat sejak munculnya mikroprosesor pada tahun 1973, sejak itu teknolologi otomasi telah memasuki berbagai sektor kegiatan manusia, baik yang secara khusus misalnya di dalam dunia manufaktur, maupun secara umum dalam berbagai bentuk barang yang ada di sekeliling kita seperti Telefak, Mesin suci dan sebagianya. Mesin cuci modern biasanya menggunakan sistem otomasi loop tertutup, sehingga proses pencuciannya dapat diprogram seperti yang diharapkan.



Gambar 2, Penggunaan robot dalam sistem otomasi Industri mobil

Teknologi Otomasi yang pada awalnya banyak diartikan sebagai pemakaian suatu sistem pengatur yang mampu menggerakan suatu kontruksi mekanik (manipulator) secara mandiri tanpa campur tangan manusia, dewasa ini makin berkembang dengan dimasukkannya pengertian tentang kemampuan untuk mengatur pengolahan data secara mandiri. Dalam aplikasinya kegiatan proses produksi kedua cakupan pengertian di atas pada dasarnya sangat banyak digunakan. Pengertian teknologi otomasi yang didefisinikan sebagai penggunaan sistem pengatur yang mampu menggerakkan suatu manipulator atau kontruksi mekanik secara mandiri tanpa campur tangan manusia melahirkan suatu disiplin ilmu baru yang disebut sebagai mekatronika.
Proses produksi industri manufaktur mobil maupun sepeda motor di Indonesia sudah semakin pesat. Meski dengan jumlah karyawan yang sedikit namun mampu menghasilkan produk yang banyak dan dengan kualitas yang sama baiknya. Pada dasarnya teknologi otomasi dibedakan menjadi dua, yaitu fixed automation (otomasi tetap) dan flexible Automation (otomasi fleksibel). Kontruksi fixed automation biasanya masih menggunakan peralatan mekanik. Sedangkan fleksibel automation sudah menggunakan sistem pengatur berbasis komputer. Sistem pengatur berbasis komputer dirancang agar mudah dirubah sesuai dengan kebutuhan. Sebagai contoh penggunaan

robot industri, gerakan robot dapat dirubah sesuai dengan kebutuhan, juga penggunaan mesin perkakas CNC. Teknologi modern ditandai dengan penggunaan fleksible automation yang semakin meluas. Fleksible Automation akan terus berkembang sejalan dengan perkembangan mikroeletronika yang mendasar
Pemanfaatan teknologi otomasi pada proses produksi meliputi bidang yang sangat luas, dari kegiatan seperti pada bagian Product Design, Production Planning dan Control, Inventory Control, Sales dan Marketing, Engineering, Industrial Engineering banyak yang lebih berupa pengolahan secara otomatis data elektronis, sedangkan teknolgi otomasi yang banyak di terapkan adalah dalam bidang produksi.
Pemanfaatan teknologi otomasi dalam proses produksi merupakan sebagian kecil saja dari penggunaan teknologi tersebut. Sebagian besar aplikasinya dimanfaatkan secara luas dalam kehidupan sehari-hari di masyarakat. Proses otomasi yang dapat kita lihat sehari-hari antara lain: mesin cuci otomatik, sistem pengisian tandon otomatik, pengering tangan otomatik, dan sebagainya. Dalam pembahasan selanjutnya, akan dibahas lebih jauh teknologi otomasi yang diterapkan dalam industri pengolahan serta pemesinan logam. Pembahasan akan lebih diarahkan pada teknologi otomasi dalam bentuk pengaturan gerak manipolator atau konstruksi mekanik yang terdapat dalam berbagai bentuk peralatan pabrik. Pengaturan yang akan dikembangkan berbasisi pada sistem kontrol pneumatik, hidrolik, elektrik, dan juga mekanik.
Rancangan konstruksi dari berbagai peralatan di atas ada yang dapat dibuat secara umum sehingga dapat diproduksi secara masal, seperti mesin perkakas CNC robot industri, berbagai jenis conveyor, AGV dsb nya, namun ada pula yang harus dirancang secara khusus untuk jenis pemakian tertentu seperti mesin-mesin khusus, Jiq dan Fixtures. Pemilihan peralatan yang sesuai dengan proses produksi yang hendak dilakukan merupakan tahap awal yang sangat menentukan tinggi rendahnya effisiensi proses produk tersebut. Pemilihan yang salah merupakan cacat bawaan yang akan sukar untuk diperbaiki nantinya, tanpa melakukan penggantian peralatan yang salah
tersebut secara keseluruhan.


2. Otomasi Teknik Produksi ….

Setiap perusahaan selalu berusaha untuk efisien dan efektif dalam melakukan proses produksinya. Hal ini sesuai dengan prinsip ekonomi, yang bertujuan mendapatkan keuntungan yang sebesar-besarnya dengan biaya yang serendah- rendahnya. Salah satu upaya yang dilakukan perusahaan antara lain dengan cara

mengurangi biaya produksi, termasuk biaya tenaga kerja. Meningkatnya kualitas hidup berdampak pada gaji tenaga kerja terampil yang semakin mahal. Tenaga kerja terampil umumnya menuntut gaji yang besar. Padahal tenaga kerja terampil sebagai manusia pada umumnya memiliki keterbatasan seperti kelelahan, sakit, jenuh, bahkan kadang menuntut kenaikan gaji melalui demonstrasi yang dapat menghentikan aktivitas perusahaan. Dewasa ini perusahaan selalu berupaya untuk mengganti pekerjaan yang selama ini dilakukan oleh manusia untuk digantikan dengan mesin-mesin dalam rangka efisiensi dan peningkatan kualitis produksinya. Dengan kata lain banyak perusahaan melakukan otomasi produksinya.
Istilah otomasi berasal dari otomatisasi, belakangan ini istilah otomatisasi tidak lagi banyak digunakan. Menurut Thomas Krist yang dikutip Dines Ginting (1993),
``Otomasi`` adalah mengubah penggerakan atau pelayanan dengan tangan menjadi pelayanan otomatik pada penggerakan dan gerakan tersebut berturut-turut dilaksanakan oleh tenaga asing (tanpa perantaraan tenaga manusia). Jadi otomasi menghemat tenaga manusia. Terutama suatu penempatan yang menguntungkan dari unsur-unsur pelayanan adalah mengurangi banyaknya gerakan-gerakan tangan sampai seminimum mungkin. Gerakan-gerakan yang biasa dilakukan manusia seperti menggeser, mengangkat, menempa, dan lain-lain telah dapat digantikan oleh gerakan aktuator mekanik, listrik, pneumatik, hydrolik, dan lain-lain. Masing-masing aktuator memiliki kelebihan dan kelemahan, misalnya lebih fleksibel dan bersih, namun mudah terbakar bila dibebani lebih. Pneumatik dapat dibebani lebih, bersih, dan aman, namun untuk menghasilkan udara bertekanan diperlukan peralatan mahal seperti kompresor dan katup-katup. Hidrolik mampu menghasilkan daya besar, namun memiliki keterbatasan temperatur dan cenderung kotor. Pemilihan aktuator tersebut akan selalu menyesuaikan dengan kebutuhan.



Gambar 3, Penggeser pneumatik dan robot industri yang siap menggantikan tenaga manusia

Penggantian tenaga manusia menjadi tenaga mesin akan meningkatkan produktivitas dan efensiensi kerja. Penggantian ini sangat tepat terutama pada industri bahan dasar, industri kimia dan tungku pengecoran logam bertemperatur tinggi, dimana akan mengurangi resiko kecelakaan kerja dan meningkatkan kenyamanan peroduksi. Faktor ini juga sangat menentukan kedayagunaan dan manfaat ekonomis dari produksi.
Pengalihan gerakan dari tenaga manusia ke mesin dapat dilakukan sebagian maupun keselurahan. Otomasi sebagian berarti sistem masih memerlukan tenaga kerja untuk mengoperasikan mesin, sedangkan otomasi lengkap berarti semuanya dapat dikerjakan oleh mesin, tenaga manusia hanya bertindak sebagai programmer dari mesin tersebut. Dalam beberapa tahun ini perkembangan full otomasi telah berkembang pesat terutama pada industri manufaktur mobil maupun industri yang lain.



Gambar 4, Robot Industri dalam proses manufacturig


3. PLC (Programmable Logic Controllers) ….
3.1 Sejarah PLC
Secara historis PLC (Programmable Logic Controllers) pertama kali dirancang oleh Perusahaan General Motor (GM) sekitar pada tahun tahun 1968. PLC awalnya merupakan sebuah kumpulan dari banyak relay yang pada proses sekuensial dirasakan tidak fleksibel dan berbiaya tinggi dalam proses otomatisai dalam suatu industri. Pada saat itu PLC penggunaannya masih terbatas pada fungsi-fungsi kontrol relay saja. Namun dalam perkembangannya PLC merupakan sistem yang dapat dikendalikan secara terprogram. Selanjutnya hasil rancangan PLC mulai berbasis pada bentuk komponen solid state yang memiliki fleksibelitas tinggi. Kerja tersebut dilakukan karena adanya prosesor pada PLC yang memproses program sistem yang dinginkan.



(a) (b)

Gambar 5. Relay tunggal (a) dan Sistem relay pada mesin CNC (b)

Saat ini PLC telah mengalami perkembangan yang luar biasa, baik dari segi ukuran, kepadatan komponen serta dari segi fungsinnya seiring perkembangan teknologi solid state. Beberapa perkembangan perangkat keras maupun perangkat lunak PLC antara lain: (a) Ukuran semakin kecil dan kompak, (b) Jenis instruksi/fungsi semakin banyak dan lengkap, (c) Memiliki kemampuan komunikasi dan sistem dokumentasi yang semakin baik, (d) Jumlah input/output yang semakin banyak dan padat, (f) Waktu eksekusi program yang semakin cepat, (g) Pemrograman relatif semakin mudah. Hal ini terkait dengan perangkat lunak pemrograman yang semakin user friendly, (h) Beberapa jenis dan tipe PLC dilengkapi dengan modul-modul untuk tujuan kontrol kontinu, misalnya modul ADC/DAC, PID, modul Fuzzy dan lain-lain.
Perusahaan PLC saat ini sudah memulai memproduksi PLC dengan beberapa ukuran, seperti jumlah input/output, instruksi dan kemampuan lainya yang beragam. Perkembangan dewasa ini pada dasarnya dilakukan agar memenuhi dan memberikan solusi bagi kebutuhan pasar yang sangat luas. Sehingga mampu untuk menjawab permasalahan kebutuhan kontrol yang komplek dengan jumlah input/output mencapai
ribuan.


3.2 Pengenalan Dasar PLC

Pada dasarnya PLC (Programmable Logic Controllers) merupakan sistem relay yang dikendalikan secara terprogram. Kerja tersebut dilakukan karena adanya prosesor pada PLC yang memproses program yang dinginkan. PLC dilengkapi dengan port masukan (inputport) dan keluaran (outputport). Adanya masukan dan keluaran PLC

secara modul akan lebih mempermudah proses pengawatan (wiring) sistem. Pada dasarnya PLC terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Adapun jenis hardware dapat berupa unit PLC berbagai merek, seperti OMRON, Siemens, LG, dan lain lain, seperti contoh berikut berikut:


(a)


(b)

Gambar 6. PLC Omron type ZEN (a) dan Siemens (b)

Agar lebih mengenal fungsi dan cara kerja PLC pada umumnya, biasanya dibuat PLC Training Unit untuk keperluan pelatihan bagi siswa maupuin praktisi industri agar lebih mendalami dan memahaminya


Gambar 7. PLC Training Unit

3.4. Device Masukan

Device masukan merupakan perangkat keras yang digunakan untuk memberikan sinyal kepada modul masukan. Sistem PLC memiliki jumlah device masukan sesuai dengan sistem yang diinginkan. Fungsi dari device masukan untuk memberikan perintah khusus sesuai dengan kinerja device masukan yang digunakan, misalnya untuk menjalankan atau menghentikan motor. Dalam hal tersebut seperti misalnya device masukan yang digunakan adalah push button yang bekerja secara Normally Open (NO) ataupun Normally Close (NC). Ada bermacam-macam device masukan yang dapat digunakan dalam pembentukan suatu sistem kendali seperti misalnya: selector switch, foot switch, flow switch, level switch, proximity sensors dan lain-lain. Gambar15.
memperlihatkan macam-macam simbol masukan.



Keterangan :


a. NO Pushbutton c. NO Limit Switch
b. NC Pushbutton d. NO Flow Switch

Gambar 15. Contoh simbol device masukan

3.5. Modul Masukan

Modul masukan adalah bagian dari sistem PLC yang berfungsi memproses sinyal dari device masukan kemudian memberikan sinyal tersebut ke prosesor. Sistem PLC dapat memiliki beberapa modul masukan. Masing-masing modul mempunyai jumlah terminal tertentu, yang berarti modul tersebut dapat melayani beberapa device masukan. Pada umumnya modul masukan ditempatkan pada sebuah rak. Pada jenis PLC tertentu terdapat modul masukan yang ditempatkan langsung satu unit dengan prosesor ataupun catu daya dan tidak ditempatkan dengan sistem rak. Gambar 16
memperlihatkan modul masukan atau keluaran yang penempatannya menggunakan rak.


Gambar 16. Slot Modul masukan atau keluaran PLC

3.6. Device Masukan Program

Device masukan program berfungsi sebagai sarana untuk memasukkan atau mengisikan program ke dalam prosesor PLC yang disebut dengan pengisi program (program loader). Program Loader sering disebut sebagai device programmer yaitu alat yang digunakan untuk melakukan pengisian program ke CPU. Device programmer membuat program PLC menjadi lebih fleksibel. Device programmer memperbolehkan pemakai untuk melakukan pengubahan program kendali baru (modifikasi) atau memeriksa benar atau tidaknya program yang telah diisikan ke dalam memori. Hal ini sangat membantu untuk keperluan perawatan ketika timbul masalah terhadap sistem. Jenis-jenis device programmeran yang sering digunakan adalah desktop, handled programmer dan device programmer yang memang khusus dibuat oleh pembuat PLC. Gambar 17 dan Gambar 18. memperlihatkan contoh gambar device programmer.

Gambar 17. Desktop.

Gambar 18. Handled Programmer. (OMRON)

3.7. Device Keluaran
Device keluaran adalah komponen-komponen yang memerlukan sinyal untuk mengaktifkan komponen tersebut. Sistem PLC mempunyai beberapa device keluaran seperti motor listrik, lampu indikator, sirine. Gambar 19. memperlihatkan contoh simbol dari device keluaran yang sering digunakan.

(a) Simbol lampu indicator


(b) Motor listrik dan simbolnya


(c) Katup penggerak Solenoid

Gambar 19. Contoh device keluaran dan simbolnya


3.8. Modul Keluaran

PLC dapat mempunyai beberapa modul keluaran tergantung dari ukuran dan aplikasi sistem kendali. Device keluaran disambungkan ke modul keluaran dan akan aktif pada saat sinyal diterima oleh modul keluaran dari prosesor sesuai dengan program sistem kendali yang telah diisikan ke memorinya. Catu daya yang digunakan untuk mengaktifkan device keluaran tidak langsung dari modul keluaran tetapi berasal dari catu daya dari luar, sehingga modul keluaran sebagai sakelar yang menyalurkan
catu daya dari catu daya luar ke device keluaran.



3.9. Perangkat Lunak PLC

Pemrogramman PLC terdiri dari instruksi-instruksi dasar PLC yang berbentuk logika pengendalian sistem kendali yang diinginkan. Bahasa programmeran biasanya telah disesuaikan dengan ketentuan dari pembuat PLC itu sendiri. Dalam hal ini setiap pembuat PLC memberikan aturan-aturan tertentu yang sudah disesuaikan dengan programmeran CPU yang digunakan PLC.

3.10. Perangkat Keras PLC

Sistem PLC menggunakan prinsip pemodulan yang memiliki beberapa keuntungan, seperti komponen-komponennya dapat ditambah, dikurangi ataupun dirancang ulang untuk mendapatkan sistem yang lebih fleksibel.
Sistem PLC memiliki tiga komponen utama yaitu unit prosesor, bagian masukan/keluaran, dan device pemrograman. Diagram kerja tiga komponen utama di atas, akan dijelaskan lebih rinci dengan gambar diagram blok sistem PLC seperti terdapat pada Gambar 20.
Urutan kerja dari gambar diagram blok di atas dimulai dari device masukan yang akan memberikan sinyal pada modul masukan. Sinyal tersebut diteruskan ke prosesor dan akan diolah sesuai dengan program yang dibuat. Sinyal dari prosesor kemudian diberikan ke modul keluaran untuk mengaktifkan device keluaran.


Gambar 20. Diagram Blok PLC


3.11. Ladder Logic

Ladder logic adalah bahasa programmeran dengan bahasa grafik atau bahasa yang digambar secara grafik. Diagram ini menyerupai diagram dasar yang digunakan logika kendali sistem kontrol panel dimana ketentuan instruksi terdiri dari koil-koil, NO, NC dan dalam bentuk penyimbolan. Programmeran tersebut akan memudahkan programmer dalam mentransisikan logika pengendalian khususnya bagi programmer yang memahami logika pengendalian sistem kontrol panel. Simbol-simbol tersebut tidak

dapat dipresentasikan sebagai komponen, tetapi dalam programmerannya simbol-

simbol tersebut dipresentasikan sebagai fungsi komponen sebenarnya.



3.12. Hubungan Input/Output (I/O) dengan Perangkat Lunak

Pada saat pemrogram (programmer) bekerja dengan bahasa ladder logic, programmer harus mengerti hubungan I/O dengan perangkat lunak. Untuk memudahkan pemahamannya, titik masukan modul masukan dapat dianggap sebagai koil relay yang masing-masing memiliki alamat tertentu. koil relay masukan berada di luar perangkat sehingga tidak dapat tergambar di perangkat lunak dan hanya memiliki kontak-kontak pada perangkat lunak. Banyaknya titik-titik keluaran terletak di modul keluaran. Untuk lebih mempermudah pemahaman mengenai hubungan I/O dengan perangkat lunak Gambar 21 memperlihatkan gambar hubungan antara I/O dengan perangkat lunak.
Gambar 21 memperlihatkan bahwa apabila push button 1 ditekan maka unit input X1 menjadi ON. Sesuai dengan prinsip pemahaman bahwa titik masukan sebagai koil relay yang mempunyai kontak di perangkat lunak, sehingga jika keadaan ON maka sinyal mengalir menuju modul masukan (dengan anggapan pemahaman bahwa terdapat koil) hal tersebut mengakibatkan kontak dari unit input di dalam perangkat lunak akan bekerja. Peristiwa itu tersebut mengakibatkan koil keluaran perangkat lunak menerima sinyal tersebut sehingga unit output sebagai kontak koil akan bekerja.
Apabila lampu indikator sebagai device keluaran, kejadian tersebut mengakibatkan lampu menyala. Karena sebagai device masukan berupa push button 1 ON saat ditekan saja (NO) maka untuk membuat lampu itu menyala terus, koil keluaran perangkat lunak memiliki internal relay yang dapat digunakan sebagai pengunci (holding). Sinyal selanjutnya mengalir melalui holding relay tersebut dan lampu akan menyala terus dan akan mati apabila pushbutton 2 ditekan karena terputusnya tegangan dalam hal ini karena pushbutton 2 sebagai NC.


Gambar 21. Hubungan antara I/O dengan perangkat lunak.



3.13. Processor

Prosesor adalah bagian pemroses sistem PLC yang membuat keputusan logika. Keputusan yang telah dibuat berdasarkan program tersimpan dalam memori. Prosesor adalah bagian dari Central Processing Unit (CPU) dari PLC yang menerima, menganalisa, memproses dan memberikan informasi ke modul keluaran. Di dalam CPU PLC dapat dibayangkan seperti sekumpulan ribuan relay. Hal tersebut bukan berarti di dalamnya terdapat banyak relay dalam ukuran yang sangat kecil tetapi berisi rangkaian elektronika digital yang dapat sebagai kontak NO dan NC relay.
Memori berfungsi sebagai tempat dimana informasi tersebut disimpan. Ada bermacam-macam jenis serpih memori dalam bentuk Integrated Circuit (IC). Masing- masing jenis memori memiliki keuntungan dan kerugian dan dipilih untuk spesifikasi yang terbaik untuk aplikasinya.
Salah satu jenis memori yang digunakan dalam CPU PLC adalah Random Access Memory (RAM). Kerugian jenis memori tersebut adalah diperlukannya catu daya untuk menjaga agar memory tetap bekerja. Pada aplikasi PLC diperlukan catu daya cadangan yang digunakan untuk menjaga agar isi dari memori tidak hilang apabila tiba- tiba catu daya hilang. RAM digunakan untuk keperluan memori karena RAM mudah diubah dengan cepat ketika dibandingkan dengan jenis memori yang lain. RAM disebut juga sebagai memori baca/tulis, karena RAM dapat dibaca dan ditulis data untuk disimpan di RAM.
Read Only Memory (ROM) adalah jenis memori yang semi permanen dan tidak dapat diubah dengan pengubah program. Memori tersebut hanya digunakan untuk

membaca saja dan jenis memori tersebut tidak memerlukan catu daya cadangan karena isi memori tidak akan hilang meskipun catu daya terputus
Programmable Read Only Memory (PROM) adalah jenis lain dari memori yang bekerja hampir menyerupai ROM, dengan satu pengecualian yaitu bisa di program. PROM di rancang untuk diisi dengan program yang terprogram. Apabila data dapat diubah, maka dapat diadakan programmeran. Programmeran ulang dari PROM membutuhkan perlengkapan khusus yaitu PROM Programmer dimana PLC sendiri tidak dapat melakukannya. Gambar 22. memperlihatkan contoh CPU PLC yang
menggunakan sistem RAM.


Gambar 22. CPU PLC (OMRON)



3.14 Data dan Memory PLC

3.14.1 Aturan dasar penulisan memori PLC adalah :

- Word atau channel yang terdiri dari 16 bit, ditulis XXX

- Bit atau contact yang terdiri dari 1 bit, ditulis XXXXXX, dua angka yang paling belakang menunjukkan nomor contact dan sisa angka yang depan menunjukkan nomer channel.


3.14.2 Memori PLC

3.14.2.1 Internal Relay

Internal relay (IR) mempunyai pembagian fungsi seperti IR input, IR output dan juga IR work area (untuk pengolahan data pada program). IR input dan IR output adalah IR yang berhubungan dengan terminal input dan output pada PLC. Sedangkan IR work

area tidak dihubungkan ke terminal PLC, akan tetapi berada dalam internal memory

PLC dan fungsinya untuk pengolahan logika program.

Terdapat juga IR yang fungsinya untuk SYSMAC BUS area, Special I/O Unit area,

Optical I/O unit area, dan Group 2 High density I/O unit area.



3.14.2.2 Special Relay

Special relay (SR) merupakan relay yang menghubungkan fungsi-fungsi khusus seperti flag (misalnya: instruksi penjumlahan terdapat kelebihan digit pada hasilnya
[carry flag], kontrol bit PLC, informasi kondisi PLC, dan system clock (pulsa).



3.14.2.3 Auxiliary Relay (AR)

Auxiliary relay terdiri dari flags dan bit untuk tujuan khusus. Dapat menunjukkan kondisi PLC yang disebabkan oleh kegagalan sumber tegangan, kondisi special I/O, kondisi input/output unit, kondisi CPU PLC, memori PLC dan lain-lain.


3.14.2.4 Holding Relay

Holding relay (HR) dapat difungsikan untuk menyimpan data (bit-bit penting)

karena tidak hilang walaupun sumber tegangan PLC mati.



3.14.2.5 Link Relay

Link relay (LR) digunakan untuk data link pada PLC link system. Link system digunakan untuk tukar-menukar informasi antar dua PLC atau lebih dalam satu sistem kendali yang saling berhubungan satu dengan yang lainnya dengan menggunakan PLC minimum dua unit.
3.14.2.6 Temporary Relay

Temporary relay (TR) berfungsi untuk menyimpan sementara kondisi logika program pada ladder diagram yang mempunyai titik percabangan khusus.


3.14.2.7 Timer/Counter

Timer/counter (T/C) untuk mendefinisikan suatu waktu tunda /time delay (timer) ataupun untuk menghitung (counter). Untuk timer mempunyai orde 100 ms, ada yang mempunyai orde 10 ms yaitu TIMH(15). Untuk TIM 000 sampai dengan TIM 015 dapat dioperasikan secara interrupt untuk mendapatkan waktu yang lebih presisi.

3.14.2.8 Data Memory

Data memory (DM) berfungsi untuk menyimpan data-data program karena isi DM tidak akan hilang (reset) walaupun sumber tegangan PLC mati. Macam-macam DM adalah sebagai berikut:
> DM read/write
• Pada DM read/write data-data program dapat dihapus dan ditulis oleh program yang dibuat, sehingga sangat berguna untuk manipulasi data
program.

> DM special I/O unit
• DM special I/O berfungsi untuk menyimpan dan mengolah hasil dari special
I/O unit, mengatur dan mendefinisikan sistem kerja special I/O unit.

> DM history Log
• Pada DM history log disimpan informasi-informasi penting pada saat PLC
terjadi kegagalan sistem operasionalnya. Pesan-pesan kesalahan system

PLC yang di simpan berupa kode-kode angka tertentu.

> DM link test area
• DM link test area berfungsi untuk menyimpan informasi-informasi yang menunjukan status dari system link PLC.
> DM setup
DM setup berfungsi untuk kondisi default (kondisi kerja saat PLC aktif). Pada DM inilah kemampuan kerja suatu PLC didefinisikan untuk pertama kalinya sebelum PLC tersebut diprogram dan dioperasikan pada suatu sistem kontrol. Tentu saja setup PLC tersebut disesuaikan dengan sistem kontrol yang bersangkutan.


3.14.2.9 Upper Memory

Upper memory (UM) berfungsi untuk menyimpan dan menjalankan program. Kapasitas tergantung dari pada masing-masing tipe PLC yang dipakai.
⇒ Semua memori (selain DM dan UM) dapat dibayangkan sebagai relay yang
mempunyai koil, kontak NO dan NC. Timer dan Counter juga dapat dibayangkan seperti pada umumnya dan mempunyai kontak NO dan NC.
⇒ DM tidak mempunyai kontak, hanya ada channel/word saja. DM dapat difungsikan
untuk menyimpan data-data penting yang tidak boleh hilang waktu sumber tegangan mati atau memanipulasi program.

⇒ Memori yang sifatnya dapat menyimpan data program jika listrik mati adalah DM
dan HR, sedangkan memori yang lainnya akan hilang.

⇒ Programmeran PLC ada dua macam yaitu dengan diagram ladder dan bahasa
mnemonic. Programmeran biasanya membuat diagram ladder terlebih dahulu dan kemudian baru menterjemahkannya dalam bahasa mnemonic, atau bisa juga langsung digambar ladder diagram pada layar monitor.


3.14.2.10 Catu Daya (Power Supply)

Sistem PLC memiliki dua macam catu daya dibedakan berdasarkan fungsi dan operasinya yaitu catu daya dalam dan catu daya luar. Catu daya dalam merupakan bagian dari unit PLC itu sendiri sedangkan catu daya luar yang memberikan catu daya kepada seluruh bagian dari sistem termasuk didalamnya untuk memberikan catu daya pada catu daya dalam dari PLC. Catu daya dalam mengaktifkan proses kerja PLC. Besarnya tegangan catu daya yang dipakai disesuaikan dengan karakteristik PLC. Bagian catu daya dalam PLC sama dengan bagian-bagian yang lain di mana terdapat langsung pada satu unit PLC atau terpisah dengan bagian yang lain dari atau sistem rak. Gambar catu daya yang sering digunakan dengan sistem rak diperlihatkan pada
gambar 23.


Gambar 23. Catu Daya.



3.15. Programman PLC dasar Omron Dengan Komputer

Programman PLC dasar merk OMRON menggunakan bahasa program dari OMRON juga yaitu SYSWIN. Tampilan menu utama dari program SYSWIN dapat dilihat pada gambar berikut.


Gambar 24. Tampilan menu utama program SYSWIN (OMRON)

Beberapa perintah program yang penting dan perlu dipahami adalah sebagai berikut:

> Connect
Connect merupankan perintah program untuk penyambungan antara komputer dengan PLC.
> Upload Program
Merupakan perintah untuk melihat isi program dalam PLC

> Down Load Program
Merupakan perintah untuk mentransfer program yang telah dibuat ke dalam PLC

> Run
Perintah untuk menjalankan program yang telah di tranfer ke PLC

> Stop
Perintah untuk menghentikan program yang sedang dijalankan di PLC

> Monitoring
Perintah untuk melihat kondisi pada saat PLC bekerja

UNTUK INSTRUKSI DASAR DAPAT ANDA BACA MATERI DIBLOG INI DENGAN JUDUL INSTRUKSI DASAR
sumber Drs. Widodo Sumbodo, MT
A beginner Guide to PLC

AKUMULATOR

KONTRUKSI AKUMULATOR
Gambar 1 di bawah ini memperlihatkan konstruksi sebuah akumulator timah hitam.

Gambar 1. Konstruksi Akumulator Timah Hitam
Bagian-bagian akumulator timah hitam dan fungsinya adalah sebagai berikut :
1. Rangka, berfungsi sebagai rumah akumulator.
2. Kepala kutub positif, berfungsi sebagai terminal kutub positif.
3. Penghubung sel, berfungsi untuk menghubungkan sel-sel.
4. Tutup Ventilasi, berfungsi menutup lubang sel..
5. Penutup, berfungsi untuk menutup bagian atas akumulator.
6. Plat-plat, berfungsi sebagai bidang pereaktor.
7. Plat negatif, terbuat dari Pb, berfungsi sebagai bahan aktif akumulator.
8. Plat positif, terbuat dari PbO2, berfungsi sebagai bahan aktif akumulator.
9. Ruang sedimen, berfungsi untuk menampung kotoran.
10. Plastik pemisah, berfungsi untuk memisahkan plat positif dan negatif.
11. Sel-sel.

Plat positif (PbO 2) berwarna coklat, sedangkan plat negatif berwarna abu-abu. Plat positif berjumlah kurang satu dari jumlah plat-plat negatif.
Luas bidang reaksi plat positif
L = 2.p.l.n.
L = luas bidang plat positif (cm2)
p = panjang plat positif (cm)
l = lebar plat positif (cm)
n = jumlah plat positif tiap-tiap sel

Kapasitas tiap cm2 plat positif = 0,03 sampai dengan 0,05 AH (ampere jam). Tiap sel akumulator timah hitam menghasilkan tegangan 2 volt.

PRINSIP KERJA AKUMULATOR TIMAH HITAM
Pada akumulator timah hitam terjadi proses elektrokimia yang bersifat reversible (dapat berbalikan) yaitu proses pengisian dan proses pengosongan. Setiap molekul cairan elektrolit asam sulfat (H2SO2) akan terurai menjadi ion positif hidrogen (2H+) dan ion negatif sulfat (SO4--). Tiap ion negatif sulfat akan bereaksi dengan katoda (Pb) menjadi timah sulfat (PbSO4) sambil melepaskan dua elektron. Dua ion hidrogen (2H+) akan bereaksi dengan anoda (PbO2) menjadi timah sulfat (PbSO4) sambil mengambil dua elektron dan bersenyawa dengan atom oksigen membentuk H2O (mokekul air). Pengambilan dan pelepasan elektron dalam proses kimia ini akan menyebabkan timbulnya beda potensial antara katoda (kutub negatif) dan anoda (kutub positif).
Proses kimia di atas dapat dirumuskan sebagai berikut :
PbO2 + Pb + 2H2SO4 > PbSO4 + PbSO4 + 2H2O
(sebelum pengosongan) (setelah pengosongan)
Proses kimia ini terjadi dalam proses pengosongan akumulator timah hitam atau pada saat akumulator melayani beban. Setelah proses pengosongan, kedua plat negatif dan plat positif menjadi timah sulfat (PbSO4) dan cairan elektrolitnya menjadi cair (H2O), sehingga berat jenisnya akan berkurang.
Setelah mengalami pengosongan, agar dapat dipakai melayani beban maka akumulator harus diisi lagi dengan dialiri arus listrik DC. Pada proses pengisian akumulator dapat dirumuskan sebagai berikut :
PbSO2 + PbSO4 + 2H2O > PbO2 + Pb + 2H2SO4
Setelah proses pengisian, berat jenis cairan elektrolit akumulator akan
bertambah besar. Berat jenis larutan asam sulfat (asam belerang) H2SO4
sebelum pengisian adalah 1,190 gr/cm3 pada temperatur 15 oC (59 oF).
Setelah diisi penuh berat jenis elektrolitnya (asam sulfat) antara 1,205 – 1,215 gr/cm3.
Alat untuk mengukur berat jenis suatu larutan disebut hidrometer. Cara menggunakan hidrometer adalah dengan mencelupkan ujung pipa kacanya ke dalam larutan yang akan diukur berat jenisnya, kemudian dengan menekan bola karet dan kemudian melepaskannya, maka sejumlah larutan akan masuk ke dalam pipa kaca. Dengan demikian pelampung akan melayang dalam cairan dan besarnya berat jenis larutan tersebut sama dengan angka yang tepat terlihat pada permukaan larutan

LARUTAN ELEKTROLIT AKUMULATOR TIMAH HITAM
Larutan elektrolit adalah larutan senyawa dalam air yang dapat menghantarkan arus listrik dan menghasilkan ion-ion positif dan negatif. Larutan asam belerang (H2SO4) adalah elektrolit yang digunakan pada akumulator timah hitam. Larutan H2SO4 di dalam air dapat menghasilkan ion positif hidrogen (2H+) dan ion negatif sulfat (SO4 --).
Berat jenis larutan H2SO4 yang dibutuhkan untuk pengisian ke dalam sel akumulator timah hitam adalah 1,190 gr/cm3 pada temperatur 15oC (59oF). Berat jenis (BD) larutan H2SO4 dalam sel akumulator timah hitam kondisi terisi penuh adalah antara 1,205 sampai dengan 1,215 gr/cm3 pada temperatur 15oC (59oF).
Untuk membuat larutan asam belerang dengan berat jenis tertentu adalah dengan cara memasukkan air destilator (air akumulator) ke dalam bejana yang terbuat dari kaca atau plastik dengan volume tertentu. Selanjutnya campuran tersebut diaduk sampai larut dengan sempurna dengan menggunakan pengaduk plastik atau kayu yang bersih. Sebagai perbandingan dapat dilihat perbandingan antara asam belerang dan air akumulator untuk memperoleh larutan asam belerang dengan berat jenis tertentu pada Tabel 3 di bawah ini.
Tabel 3. Perbandingan antara air murni dan larutan asam belerang dengan berat jenis 1,400 gr/cm3 untuk memperoleh 1 liter elektrolit.
Berat jenis
elektrolit Banyaknya
air murni Banyaknya asam belerang
pada temperatur 15oC
(59oF)
(gr/cm3) (liter) (liter) (liter)
1,100 0,785 0,225 0,315
1,110 0,761 0,249 0,349
1,120 0,739 0,272 0,381
1,200 0,546 0,467 0,654
1,230 0,470 0,543 0,760
1,240 0,445 0,568 0,795
1,250 0,418 0,596 0,832
1,260 0,392 0,620 0,868

PENGISIAN AKUMULATOR TIMAH HITAM
Setelah mengalamai proses pengosongan (dipakai melayani beban) atau akumulator yang masih baru, maka akumulator tersebut harus diisi lagi yaitu dialiri arus listrik DC yang besarnya tertentu.
Pengisian akumulator timah hitam yang masih baru dilakukan setelah akumulator diisi dengan larutan asam belerang (H2SO4) yang mempunyai berat jenis 1,19 gr/cm3 sampai batas maksimum. Cara pengisian dengan arus listrik DC terdiri dari dua tahap, yaitu :
• Tahap pertama dengan arus pengisian antara (0,07 s/d 0,14) x C selama 36 sampai dengan 74 jam. C adalah besarnya kapasitas akumulator. Dalam tahap pertama ini jika tegangan tiap sel mencapai 2,3 volt, maka arus pengisian diturunkan ke tahap kedua.
• Tahap kedua dengan arus pengisian sebesar 0,07 x C ampere. Jika tegangan tiap sel mencapai 2,65 volt sampai dengan 2,70 volt, maka proses pengisian dihentikan. Temperatur elektrolit tidak melebihi 38oC.
Pengisian akumulator timah hitam yang sudah pernah dipakai dilakukan dengan arus pengisian o,2 x C ampere selam a minimal 4 jam atau jika tegangan tiap sel telah mencapai 2,35 volt sampai dengan 2,40 volt.
Pengisian akumulator yang terus menerus disambung ke beban dengan arus pengisian 0,5 mA sampai dengan 1 mA x C. Besarnya tegangan larutan 2,15 volt/sel sampai dengan 2,20 volt/sel.
Akumulator dalam keadaan penuh (setelah diisi penuh), cairan elektrolitnya mempunyai berat jenis 1,205 sampai dengan 1,215 gr/cm3. Arus pengisian selama proses pengisian diusahakan tetap. Jika arus pengisian melebihi 0,5 x C ampere, maka dapat merusakkan pekat akumulator, sebaliknya bila arus pengisian kurang dari 0,1 x C ampere, maka proses pengisian membutuhkan waktu yang terlalu lama.