Memasang Instalasi PLC
2. Cara memasang peralatan/material instalasi PLC
PLC(Programmable Logic Controller) adalah sebuah alat pengendali otomatis yang berbasis mikrokontroler dan mudah diprogram yang digunakan untuk menggantikan kendali konvensional atau kendali berbasis relay. Setiap merk PLC mempunyai bentuk/model dan spesifikasi yang berbeda beda. Tetapi secara prinsip, prosedur pemasangan instalasinya hampir sama karena hardware PLC hanya terdiri dari tiga bagian utama yaitu Power Suplay, Unit CPU, dan Unit I/O. Pemasangan instalasi PLC harus sesuai dengan petunjuk operasional (manualnya) karena pemasangan yang salah dapat mengakibatkan kerusakan pada PLC. Berikut ini contoh pemasangan instalasi PLC.
2.1 Pembahasan Hardware PLC
Harware PLC dibagi menjadi tiga bagian utama, yakni Power supply, Unit CPU, dan Unit I/O. Pada PLC tipe kecil CPU, memory, Unit I/O, dan power supply berada dalam satu paket PLC contohnya Omron CPM2, sedangkan PLC tipe besar terbagi dalam bentuk modul modul / unit unit yang terpisah contohnya PLC Omron C200 dan PLC LG GM4.
Gambar 4.1. Blok diagram sebuah PLC
Judul Modul: Memasang Instalasi PLC
Buku Informasi Versi: 2015 Halaman: 12 dari 42
Judul Modul: Memasang Instalasi PLC
Buku Informasi Versi: 2015 Halaman: 13 dari 42
Gambar 4.4. PLC LG tipe GM4 Unit Power Supply
Untuk PLC Omron power supply bekerja pada tegangan input 100 – 240 VAC dan menyediakan tegangan output 24 VDC yang digunakan untuk memberikan daya ke peralatan I/O. Power supply ini biasanya menyatu dengan CPU tetapi ada juga terpisah dalam Unit tersendiri. Power supply juga dilengkapi dengan battery backup, sehingga pada saat terjadi kegagalan power, maka secara otomatis battery akan menggantikan power supply utama ke CPU, agar program memori user tidak hilang.
Judul Modul: Memasang Instalasi PLC
Buku Informasi Versi: 2015 Halaman: 14 dari 42
Unit CPU (Central Processing Unit)
Tanpa melihat pada tipe PLC (kecil, sedang, besar) prosesor dan memori selalu dalam satu unit yang sama. Unit ini biasa disebut dengan CPU. Unit pengolah pusat atau CPU merupakan otak dari sebuah PLC yang merupakan sebuah mikrokontroler 8 bit, 16 bit atau 32 bit. CPU bertugas menangani komunikasi dengan piranti eksternal, interkonektivitas antarbagian bagian internal PLC, eksekusi program, manajemen memori, mengawasi atau mengamati sinyal masukan dan memberikan sinyal keluaran (sesuai dengan proses atau program yang dijalankan). Pada CPU juga dilengkapi dengan lampu indikator sebagai indikator terjadinya kesalahan dan kerusakan.
Gambar 4.5. CPU PLC C200H
Judul Modul: Memasang Instalasi PLC
Buku Informasi Versi: 2015 Halaman: 15 dari 42
Unit I/O
Unit I/O merupakan unit antarmuka yang berfungsi mengkonversikan atau mengubah sinyal sinyal masukan dan keluaran agar CPU dapat berkomunikasi dengan piranti luar seperti tombol, saklar, sensor, motor listrik, selenoid, relay, lampu dan lain sebagainya.
Gambar 4.7. Unit I/O
Secara singkat cara kerja dan rangkaian internal dari unit I/O dapat dijelaskan sebagai berikut;
Unit input
Unit input terdiri atas dua macam yaitu input DC dan input AC. Bagaimana rangkaian input pada PLC?, berikut akan kita pelajari pengertian yang baik tentang rangkaian input tersebut karena kemungkinan ada kesalahan sambung pada input yang cukup fatal.
Modul input DC dibuat untuk bekerja dengan tegangan 5, 12, 24, dan 48 volts, hati-hati untuk pembelian PLC sebaiknya disesuaikan dengan kebutuhan anda tentang rangkaian input yang akan digunakan.
Modul input DC memungkinkan kita menghubungkan rangkaian transistor baik dari jenis PNP berupa rangkaian sourcing atau NPN yaitu rangkaian sinking. Jika kita gunakan rangkaian saklar atau saklar limit yang umum dapat kita abaikan apakah PNP atau NPN. Kita harus ingat bahwa kebanyakan PLC tidak memberikan kemungkinan mencampur untuk rangkaian NPN dan PNP. Ketika menggunakan sensor seperti photo-eye, prox, dll. Kita harus lebih berhati-hati dan melihat dengan cermat tentang jenisnya NPN atau PNP. (cek pada data dari pabrik)
Perbedaan kedua tipe adalah sambungan ke input PLC apakah ke positip sumber atau ke ground sumber tegangan. Untuk NPN sensor pemberian tegangan adalah dengan ground dan PNP sensor diberikan tegangan dari tegangan positip.
Judul Modul: Memasang Instalasi PLC
Buku Informasi Versi: 2015 Halaman: 16 dari 42
Berikut gambar sambungan output sensor ke input PLC untuk NPN dan PNP.
Gambar 4.8. Sensor tipe NPN
Pada sensor tipe NPN kita menghubungkan outputnya ke input PLC melalui pemberian tegangan ground sumber. Jika sensor tidak diberikan dari sumber yang sama maka diharuskan untuk menghubung ground kedua sumber tegangan. Tipe ini umumnya dipakai di daerah Amerika utara.
Banyak perancang system pengendali mengatakan bahwa jenis PNP adalah lebih aman dan lebih baik karena diberikan tegangan sumber melalui ground.
Pada sensor tipe PNP kita menghubungkan outputnya ke input PLC melalui pemberian tegangan positip sumber. Jika sensor tidak diberikan dari sumber yang sama maka diharuskan untuk menghubung positip kedua sumber tegangan. Tipe ini umumnya dipakai di daerah Eropa.
Gambar 4.9. Sensor tipe PNP
Dalam sensor transistor melaksanakan fungsi saklar. Dalam rangkaian sensor membuat transistor menjadi ON ketika adanya target pada sensor. sehingga transistor membuat rangkaian tertutup yang menghubungkan V+ dan input PLC. seperti pada gambar diatas.
Judul Modul: Memasang Instalasi PLC
Buku Informasi Versi: 2015 Halaman: 17 dari 42
Terminal PLC yang bisa digunakan oleh pemakai adalah terminal yang berlabel COMMON, INPUT 0000, INPUT 0001, INPUT xxxx... dan untuk terminal common kemungkinan dihubungkan ke V+ atau ground. Dimana terminal ini dihubungkan tergantung pada tipe sensor, ketika menggunakan sensor tipe NPN dihubungkan ke V+ dan ketika digunakan sensor PNP maka terminal common ini dihubungkan ke 0V (ground).
Saklar umum seperti limit switch, pushbutton, toggle, dsb. dihubungkan ke input dengan cara yang mirip. Satu sisi saklar dihubungkan langsung ke V+ dan sisi yang lain dihubungkan ke input PLC, dengan asumsi bahwa terminal common dihubungkan ke 0V (ground). Dan jika terminal common terhubung ke V+ maka hubungan ke saklar dilakukan kebalikan dari rangkaian yang pertama.
Dalam PLC biasanya sudah dilengkapi dengan rangkaian photo-coupler yang berfungsi untuk mengisolasi rangkaian internal PLC dengan input dari luar PLC. Hal ini dimaksudkan untuk mengeliminasi kemungkinan adanya gangguan listrik (noise) ke dalam rangkaian internal PLC. Rangkaian photo-coupler bekerjanya berdasarkan konversi sinyal input listrik melalui sinar (cahaya) diubah kembali menjadi sinyal listrik untuk diproses lebih lanjut oleh rangkaian internal.
Setelah kita mengerti input DC, baiklah kita lihat bagaimana cara kerja input AC. Catatan awal untuk input AC adalah tidak polarisasi pada tegangannya. Put simply, this means that there is no positive or negative to "worry about". Bagaimanapun bekerja dengan tegangan AC kita harus hati-hati karena cukup berbahaya. Umumnya modul input AC memungkinkan dapat bekerja dengan tegangan 24, 48, 110, dan 220 volts. Dalam pembelian juga harus hati-hati dan pertimbangkan berdasarkan kebutuhan anda tidak haya dari segi harga tetapi juga dari aspek teknis.
Modul input AC jarang digunakan dibandingkan modul input DC, alasannya adalah sensor dewasa ini banyak dibuat dengan output transistor. Transistor tidak dapat bekerja dengan tegangan AC, oleh karena itu umumnya pada tegangan AC digunakan saklar atau saklar limit dsb. Bila system operasi menggunakan sensor maka kemungkinannya adalah beroperasi dengan tegangan DC.
Judul Modul: Memasang Instalasi PLC
Buku Informasi Versi: 2015 Halaman: 18 dari 42
Umumnya kita menghubungkan input bertegangan AC seperti pada gambar diatas, kawat yang aktif disambungkan ke input PLC dan kawat netral disambungkan common PLC. AC ground (3 wire) sebaiknya disambungkan pada terminal ground PLC. Untuk pemakaian kawat hubungan bertegangan AC biasanya digunakan kawat dengan isolasi berwarna, umumnya warna coklat (aktif), biru (netral) dan hijau/kuning (ground).
Rangkaian modul/unit input AC pada PLC digambarkan sebagai berikut.
Gambar 4.12. Rangkaian internal Unit input AC
Yang dapat diakses oleh pemakai adalah yang berlabel COMMON, INPUT 0000, INPUT xxxx... terminal common dihubung ke kawat netral.
Saklar umum seperti limit switch, pushbutton, toggle, dsb. dihubungkan langsung ke terminal input. Satu sisi saklar dihubungkan langsung ke INPUT XXX dan sisi yang lain dihubungkan ke kawat aktif, dengan asumsi bahwa terminal common dihubungkan ke netral.
Hal ini dimaksudkan untuk mengeliminasi kemungkinan adanya gangguan listrik (noise) ke dalam rangkaian internal PLC. Rangkaian photo-coupler bekerjanya berdasarkan konversi sinyal input listrik melalui sinar (cahaya) diubah kembali menjadi sinyal listrik untuk diproses lebih lanjut oleh rangkaian internal.
Pada input AC jauh lebih lambat disbanding input DC, akan tetapi programmer tidak terlalu pusing karena umumnya memakai sensor berupa saklar mekanik dan saklar mekanik adalah sangat lambat. Setiap saklar membutuhkan 25 mili detik atau lebih, sehingga dibutuhkan rangkaian internal delay dimana setiap rangkaian internal bekerja dengan 5 volt DC.
Judul Modul: Memasang Instalasi PLC
Buku Informasi Versi: 2015 Halaman: 19 dari 42
Unit output
Setelah input kita pahami dengan benar tiba gilirannya kita pelajari bagaimana menggunakan output pada PLC.
Satu tipe output yang paling banyak digunakan adalah output relay, dengan relay output dapat kita hubungkan langsung baik beban bertegangan AC maupun DC. Kita sebut beban output karena beban yang berada diluar PLC kita hubungkan dengan terminal output PLC. Dalam merangkai harus pula kita pahami perlakuan khusus untuk output relay karena dengan menghubungkan sembarangan pada sumber tegangan akan menyebabkan kerusakan pada relay. Hal ini mirip dengan kejadian pada fiting lampu seharusnya dipasang sebuah lampu pijar akan tetapi langsung dihubungkan dengan sebuah kawat, akibatnya arus yang cukup besar mengalir padanya dan sekering akan terbakar.
Beberapa beban yang sering digunakan adalah selenoid, lampu, motor listrik dll. Sebelum kita menghubungkan beban pada PLC sebaiknya kita lihat terlebih dahulu spesifikasi beban, perlu arus berapa bekerja dengan tegangan berapa sebab bila arus dan tegangan kerja melebihi tegangan atau arus yang diijinkan pada output relay maka akan berakibat relay terbakar. Beberapa tipe beban adalah beban semu, beban ini disebut juga dengan beban induktif. Beban induktif menghasilkan arus balik ketika diberikan arus pertama kali (mulai ON)". Arus balik ini menyebabkan adanya tegangan kejut pada system.
Contoh sederhana sebuah beban induktif adalah mesin pendingin ruangan (AC) yang selalu mati/hidup sepanjang waktu. Kalau kita amati baik dikantor atau di rumah ternyata dengan memasang AC saat dimana alat ini terdengar deru agak keras maka lampu-lampu yang nyala akan terlihat redup beberapa saat kemudian kembali ke nyala normal. Hal ini disebabkan karena AC berubah ON, kejadian ini sangat berbahaya untuk output relay PLC disebabkan arus yang mengalir bisa mencapai 30 kali arus rata-rata. Untuk membantu mengatasi hal diatas dibutuhkan rangkaian diode, varistor, atau yang lain. Rangkaian berikut menunjukan bagaimana output PLC disambungkan ke beban.
Judul Modul: Memasang Instalasi PLC
Buku Informasi Versi: 2015 Halaman: 20 dari 42
Gambar diatas merupakan cara untuk menghubungkan output relay PLC, walaupun dalam rangkaian digambarkan dengan AC namun dapat juga digunakan untuk rangkaian DC. Relay tidak memiliki polaritas dan biasanya dapat digunakan sumber tegangan DC atau AC, dimana common dihubungkan ke terminal sumber tegangan dan terminal yang lainnya disambungkan ke beban selanjutnya dari beban disambungkan ke ke output PLC yang telah ditentukan dalam program ladder diagram.
Gambar 4.14. Rangkaian internal unit output
Internal relay PLC adalah rangkaian yang menghubungkan antara terminal output PLC dengan rangkaian internal PLC. Ketika ladder diagram membuat output berkondisi ON, PLC akan menggerakan kumpara relay dengan tegangan. Tegangan ini akan membuat kontak tertutup dan saat tertutup arus dari luar masuk melalui terminal ke kontak dan kembali ke terminal luar PLC yang selanjutnya ke beban. Dengan demikian terjadi lingkaran arus tertutup dari sumber ke beban terus ke terminal PLC dan ke kontak kemudian kembali ke terminal dan sumber. Apabila PLC membuat kontak tersebut terbuka akan memutus rangkaian tertutup.
Unit Memory
Unit memory berfungsi untuk menyimpan data dan program yang akan digunakan oleh PLC. Memory ini terbagi kedalam dua tipe yaitu ROM dan RAM. ROM berisikan data data seperti fasilitas logic program, fasilitas edit program, fasilitas monitor program, fasilitas untuk komunikasi dan lain lain. Data data tersebut tersimpan secara permanen dan tidak akan hilang meskipun power supply off. Sedangkan RAM berisikan data data program user, seperti ladder diagram, data data memori, status I/O dan lain lain. Data data tersebut bisa ditulis dan dibaca. RAM bersifat tidak permanen, jadi jika power suplply off maka data data tersebut akan hilang. Untuk menghindari hal tersebut, maka pada sistem power supply dilengkapi dengan battery backup yang akan men-supply power jika power supply utama off.
Peralatan I/O
Peralatan Input Output adalah peralatan yang dihubungkan dengan Unit I/O. Contoh peralatan input adalah sensor, limit switch, tombol, selector dan banyak lagi sedangkan contoh peralatan output adalah lampu, selenoid, buzzer, motor relay dan lain lain.
Judul Modul: Memasang Instalasi PLC
Buku Informasi Versi: 2015 Halaman: 21 dari 42
Gambar 4.15. Peralatan Input
Gambar 4.16. Peralatan Output 2.2 Pemilihan kondisi lokasi pemasangan instalasi PLC
Lakukan pemasangan instalasi PLC pada kondisi kondisi berikut ini: mendapat penerangan cahaya yang cukup
memiliki temperature 0°C hingga 55°C memiliki kelembaban 10% or over 90% bebas dari pengembunan udara
bebas dari corrosive/karat dan gas berbahaya
bebas dari debu, getaran, air, oli dan bahan kimia lainnya
sediakan shielding jika pemasangan berada pada kondisi lokasi yang berdekatan dengan kabel listrik tegangan tinggi, medan magnet yang kuat, listrik statis dan radiasi yang kuat
2.3 Tahap tahap pemasangan Instalasi PLC
Pemasangan instalasi PLC diindustri diletakan didalam sebuah box panel atau cabinet. Kondisi temperature yang diizinkan adalah 0°C hingga 55°C, ventilasi dan kipas dipasang untuk pendinginan dan sirkulasi udara.
Input Device
Judul Modul: Memasang Instalasi PLC
Buku Informasi Versi: 2015 Halaman: 22 dari 42
Gambar 4.17. Penempatan PLC dalam sebuah box panel a. Memasang Unit CPU dan Unit I/O
Posisi pemasangan harus sesuai dengan petunjuk yang ada seperti yang diperlihatkan gambar dibawah ini.
Gambar 4.18. Posisi pemasangan PLC
Posisi pemasangan yg benar/correct memberikan pendinginan & sirkulasi udara yang cukup bagi PLC agar suhu yang diizinkan tetap terjaga.
Unit CPU PLC dipasang pada sebuah Rel DIN. Untuk PLC tipe kecil seperti PLC Omron CPM2A dimana Unit CPU, Power supply dan Unit I/O merupakan satu kesatuan dapat langsung dipasang pada Rel DIN seperti terlihat pada gambar dibawah ini.
PLC