BAB III LANDASAN TEORI
3. Medan yang tidak seragam seperti Gambar 1(c) sehingga timbul gaya
3.5 Sensor Level
Komponen yang digunakan untuk sensor level ini ialah potensiometer 100 kΩ dan potensiometer 20 kΩ. Kedua komponen ini yang berguna untuk menurunkan tegangan. Sehingga jarak perubahan tegangan yang menjadi masukan ADC pada PLC adalah 0 sampai 10 Vdc. untuk membedakan volume bahan baku yang akan dimasukan ke dalam vessel pengolahan. Analog Digital Converter adalah fitur dari PLC yang berguna untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital.
Adanya sensor level disini berguna untuk menentukan komposisi bahan baku yang akan dicampur. Karena sensor ini akan dijadikan masukan untuk ADC pada PLC. Sensor ini bekerja karena resistor 100 kΩ dihubungkan dengan
pelampung yang akan mengikuti ketinggian bahan baku yang telah dipompakan ke dalam vessel pengolahan.
Masukan ADC PLC yang membutuhkan perubahan tegangan antara -10 sampai 10 Vdc, mengharuskan resistor diberi tegangan 12 Vdc dan diseri dengan resistor 20 kΩ. Sehingga akan didapat perubahan tegangan antara 0 sampai 10 Vdc. Untuk sensor ini mengunakan perubahan dari 0-10 Vdc, maka perubahan ini yang akan dibaca oleh ADC PLC menjadi nilai hexadecimal antara 0030h sampai 07d0h. Perubahan nilai hexadecimal tersebut yang akan dibaca oleh PLC sehingga pompa dapat memompakan bahan baku sesuai dengan nilai hexadecimal yang dibaca PLC.
Gambar 3.6 Sensor Level 3.6 Programmable Logic Controller (PLC)
Menurut NEMA (National Electrical Manufacturers Association - USA), definisi PLC ialah: “Alat elektronika digital yang menggunakan programmable memory untuk menyimpan instruksi dan untuk menjalankan fungsi - fungsi khusus seperti: logika, sequence (urutan), timeing (pewaktuan), penghitungan dan operasi aritmetika untuk mengendalikan mesin dan proses”.
Definisi lain menyebutkan bahwa PLC ialah “Komputer industri khusus untuk mengawasi dan mengendalikan proses industri menggunakan bahasa pemrograman khusus untuk control industri (ladder diagram), didesain untuk
tahan terhadap lingkungan industri yang banyak gangguan (noise, vibration, shock, temperature, humidity).
Dari ukuran dan kemampuannya, PLC dapat dibagi menjadi jenis-jenis berikut :
1. Tipe compact
Seluruh komponen (Power supply, CPU, modul input, modul output, modul komunikasi) menjadi satu.
Umumnya berukuran kecil (compact).
Mempunyai jumlah input / output relatif sedikit 2. Tipe modular
Komponen - komponennya terpisah ke dalam modul - modul
Berukuran besar
Memungkinkan untuk ekspansi jumlah input / output (sehingga jumlah lebih banyak)
Memungkinkan penambahan modul – modul khusus
Dari gambar dibawah tampak bahwa PLC memiliki komponen yang terhubung dengan input device dan output device. PLC juga terhubung dengan PC untuk kebutuhan pemrograman (umumnya menggunakan RS 232 serial port).
Gambar 3.7 Hubungan PLC Dengan Perangkat Lain
Secara umum PLC terbagi dalam beberapa komponen berikut : 1. Power Supply
Power supply merupakan penyedia daya bagi PLC. Tegangan yang dimilikinya bisa berupa tegangan AC (misal : 120/240 Vac) maupun tegangan DC (misal : 24 Vdc). PLC juga memiliki power supply (24Vdc) internal yang bisa digunakan untuk menyediakan daya bagi input/output devices PLC.
Berikut adalah gambar power supply CQM1-PA203.
Gambar 3.8 CQM1–PA203 2. Processor (Central Processing Unit)
Processor ialah bagian PLC yang bertugas membaca dan mengeksekusi instruksi program. Processor mempunyai elemen kontrol yang disebut Arithmetic and Logic Unit (ALU), sehingga mampu mengerjakan operasi logika dan aritmetika.
gambar 3.9 CPU (Central Processing Unit)
3. Memory
Memory ialah tempat penyimpanan data dalam PLC. Memori ini umumnya menjadi satu modul dengan processor/CPU. Jika berbentuk memori eksternal maka itu merupakan memori tambahan.
Gambar 3.10 Peta Memori PLC
Dari gambar di atas, masing – masing bagian dapat dijelaskan sebagai berikut:
Operating System Memory
Berfungsi untuk menyimpan operating system PLC. Memori ini berupa ROM (Read Only Memory) sehingga tidak dapat dirubah oleh user.
Data (Status) Memory
Berfungsi untuk menyimpan status input-output tiap saat. Memori ini berupa RAM (Random Access Memory) sehingga dapat berubah sesuai kondisi input/output. Status akan kembali ke kondisi awal jika PLC mati.
Program Memory
Berfungsi untuk menyimpan program pengguna. Jenis memori ini berupa RAM. RAM dapat menggunakan battery back up untuk menyimpan
program selama jangka waktu tertentu. Selain itu memori dapat berupa EEPROM (Electrically Erasable Programmble Read Only Memory), yaitu jenis ROM yang dapat diprogram dan dihapus oleh user.
Selain itu didalam memory terdapat RAM yang digunakan untuk menyimpan bagian-bagian seperti berikut.
•Register
Register berfungsi untuk menyimpan sekumpulan bit data, baik berupa : nibble (4 bit), byte (8 bit), maupun word (16 bit).
• Flag register
Flag register berfungsi untuk mengindikasikan perubahan kondisi (state) input/output fisik. Flag register berupa satu bit data. CPU umumnya mempunyai internal flag untuk berbagai keperluan internal PLC.
• Auxiliary relays
Auxiliary relays ialah elemen memori 1 bit dalam RAM yang digunakan untukmanipulasi data dalam program. Auxiliary relays disebut juga relay yang imajiner,karena dapat menggantikan fungsi relay namun berbentuk program.
• Timer
Timer adalah pemberi penundaan waktu dalam suatu proses. Timer berasal dari built in clock oscillator dalam CPU. Timer umumnya memiliki alamat khusus.
• Counter
Counter adalah komponen penghitung input pulsa yang diberikan input device. CPU memiliki counter internal. Counter ini umumnya memiliki alamat khusus .
4. Input dan output module
Input - output module ialah perantara dari PLC ke peralatan di dunia nyata.
Gambar berikut menunjukkan posisi keduanya.
I/O module pada PLC compact umumnya sudah built-in di PLC. Sedang untuk PLC modular berupa modul I/O tersendiri yang terpisah dari CPU. Secara umum terbagi menjadi :
• Digital Input Module
Digital Input Module berfungsi untuk menghubungkan input diskrit fisik (switch,sensor) dengan PLC. Modul ini tersedia dalam tegangan DC dan AC (umumnya : 240Vac, 120Vac, 24Vdc dan 5Vdc). Didalamnya terdapat
“optoisolator” untuk mencegah lonjakan tegangan tinggi masuk PLC (sebagai pengaman).
Berikut ini skema di dalam digital input module untuk tegangan DC dan AC. Sebagai catatan, modul input yang dapat menerima tegangan AC memiliki rangkaian penyearah di dalamnya.Berikut adalah jenis digital input module CQM1-ID212 yang mempunyai 16 input.
Gambar 3.11 CQM1–ID212
• Digital Output Module
Digital Output Module menghubungkan output diskrit fisik (lampu, relay, solenoid,motor) dengan PLC. Jenis – jenis Digital Output Module ialah :
• Triac output (output tegangan AC)
• Transistor output (output tegangan DC)
• Relay output (output tegangan AC/DC)
• Analog input/output module
Selain modul input/output diskrit, terdapat juga modul input/output analog.
Modul input analog dapat menerima tegangan dan arus dengan level tertentu (misal 0 –10 V, 4 – 20 mA) dari input device analog (misal : sensor analog, potensiometer). Sedang modul output analog dapat memberikan tegangn dan arus dengan level tertentu (misal 0– 10 V, 4 – 20 mA) pada outpu device analog (misal : motor DC, motor AC, control valve).Berikut adalah gambar digital output module CQM1-0D214 yang mempunyai 16 keluaran.
Gambar 3.12 CQM1–OD214
5. Programming device
Programming Device ialah alat untuk membuat atau mengedit program PLC. Keuntungannya ialah dapat dibawa ke mana saja karena bentuknya kecil, namun alat ini sulit untuk melihat program secara keseluruhan karena yang ditampilkan ialah program per baris saja.
6. Software
Software yg digunakan untuk memprogram PLC yang di gunakan pada proyek akhir ini adalah CX-Programmer, dengan menggunakan leader diagram maka proses pemprograman akan lebih mudah kita lakukan. Software ini sangat banyak membantu dalam merancang program, karena dilengkapi dengan I/O bit, Timer, Conter, DAC, ADC dan masih banyak lagi perintah – printah yang dapat kita masukkan dan atur sesuai dengan keinginan kita.
Gambar 3.13 Software CX-Programmer
Terdapat banyak instruksi untuk memrogram 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:
Pada dasarnya, tingkat pemahaman pemakai PLC ditentukan oleh seberapa banyak instruksi yang telah dipahaminya. Oleh karena itu, untuk pemula berikut ini hanya dijelaskan beberapa instruksi saja. Untuk pendalaman lebih lanjut dapat mempelajari manual pemrograman yang diterbitkan oleh pemilik merk PLC.
1. Diagram Ladder
Diagram ladder terdiri atas sebuah garis vertikal di sebelah kiri yang disebut bus bar, dengan garis bercabang ke kanan yang disebut rung. Sepanjang garis instruksi, ditempatkan kontak-kontak yang mengendalikan/mengkondisikan instruksi lain di sebelah kanan. Kombinasi logika kontak-kontak ini menentukan kapan dan bagaimana instruksi di sebelah kanan dieksekusi. Contoh diagram ladder ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 3.14 Contoh Diagram Ladder
1. Instruksi Diagram Ladder
Instruksi diagram ladder adalah instruksi sisi kiri yang mengkondisikan instruksi lain di sisi kanan. Pada program diagram ladder instruksi ini disimbolkan dengan kontak-kontak seperti pada rangkaian kendali elektromagnet.
Instruksi diagram ladder terdiri atas enam instruksi ladder dan dua
instruksi blok logika. Instruksi blok logika adalah instruksi yang digunakan untuk menghubungkan bagian yang lebih kompleks. Instruksi LOD dimulai dengan barisan logic yang dapat diteruskan menjadi ladder diagram rung. Instruksi LOD digunakan setiap kali rung baru dimulai.
Gambar 3.15 Intruksi diagram ladder
Table 3.1 List Program
2. Instruksi AND
Instruksi AND digunakan untuk membuat program kontak sirkuit seri
Instruksi AND dimasukan sebelum set yang kedua yang berhubungan dan selanjutnya
Dapat dilanjuti dengan instruksi NOT untuk contact normally closed
Gerbang Logic AND
(a) (b)
Gambar 3.16 Intruksi AND
Tabel 3.2 Tabel Kebenaran Gerbang AND 3. Instruksi OR
Instruksi OR digunakan untuk memprogram parallel contact circuit
Instruksi OR dimasukan sebelum set kedua dan selanjutnya
Instruksi ini dapat diikuti oleh instruksi NOT pada contact normaly closed
Gerbang Logic OR
(a) (b)
Gambar 3.17 Intruksi OR
Table 3.3 Tabel kebenaran Gerbang OR
4. Instruksi AND LOD
Instruksi AND LOD digunakan untuk menyambung dua atau lebih circuit seri yang dimulai dengan LOD instruction.
Instruksi AND LOD sama dengan NODE pada ladder program.
Instruksi AND LOD dimasukan setelah memasukkan circuit-circuit yang akan disambung.
Gerbang Logic AND LOD
(a) (b)
Gambar 3.18 Intruksi AND LOD 5. Instruksi OR LOD
Instruksi OR LOD digunakan untuk menyambung dua atau lebih circuit parallel yang dimulai dengan LOD instruction
Instruksi OR LOD sama dengan NODE pada ladder diagram
Instruksi OR LOD dimasukan setelah memasukkan circuit yang akan disambung
Gerbang Logic OR LOD
(a) (b)
Gambar 3.19 Intruksi OR LOD 6. Instruksi NOT
Instruksi NOT digunakan sebelum memasukan input address untuk menyatakan kontak yang normaly closed
Instruksi NOT membuat pembacaan input menjadi kebalikannya
Instruksi ini dapat dimasukan setelah memasukkan instruksi LOD, AND, OR
Gerbang Logic NOT
(a) (b)
Gambar 3.20 Intruksi NOT
Tabel 3.4 Tabel Kebenaran Gerbang NOT
7. Instruksi SET dan RISET
Instruksi SET & RISET digunakan untuk mengaktifkan atau mereset output dan internal relay
Hanya memerlukan satu address
Output yang sama dapat di set dan reset berkali-kali dalam satu program
Beroperasi pada setiap scan waktu input ON
Diagram Ladder (relay circuit)
Gambar 3.21 Intruksi SET dan RESET
8. Instruksi TIM (TIMER)
100-msec, Time down timer
Selalu diperlukan dua address
Instruksi timer dimasukkan pada address pertama yang diikuti oleh nomer timer
Nilai preset dimasukan pada address kedua, preset timer antara 0 – 9999
Nomer timer, T 0 sampai T 79
(a) (b) Gambar 3.22 Intruksi TIM (TIMER)
Persyaratan Instruksi Timer:
Time down dari nilai yang telah ditentukan akan dimulai setelah timer input aktif.
Output dari timer akan menyala jika nilai angka mencapai nol.
Nilai waktu kembali ke setting awal jika timer input mati.
Nomor timer yang sama tidak dapat di program lebih dari sekali, jika dicoba maka akan ERROR MESSAGE.
Nilai preset timer dapat diubah tanpa harus mentransfer seluruh program ke memory pack lagi. Jika nilai timer diubah pada waktu time down, perubahan akan mulai efektif pada siklus yang
berikutnya.
Jika nilai preset timer diubah menjadi nol, timer akan menghentikan operasi dan timer output akan langsung aktif.
9. Instruksi CNT (Counter)
Tersedia 100 Counter tambahan.
Counter diprogram dalam urutan RESET INPUT, PULSE INPUT dan CNT.
Nilai preset Counter adalah 0 sampai 9999.
Dua address diperlukan, pertama untuk instruksi counter, kedua untuk nilai presetnya.
Nomor Counter yang sama tidak dapat di program lebih dari sekali.
Ketika reset OFF, counter menghitung pulse input yang dibandingkan dengan nilai preset.
Ketika nilai terhitung mencapai nilai preset, output aktif dan tetap aktif sampai reset itu dinyalakan.
Ketika input reset berubah dari OFF ke ON, nilai Counternya terulang/reset.
Ketika reset input ON semua pulse input diabaikan.
Jika power mati, nilai counter dapat dipertahankan dengan menggunakan konfigurasi CPU FUN7.
Nilai Counter preset dapat diubah tanpa mentransfer seluruh program kembali.
Input reset mempunyai prioritas diatas input pulse. Satu scan setelah preset input akan mengubah dari ON ke OFF, counter akan mulai menghitung pulse input setelah berubah dari OFF ke ON.
Gambar 3.23 Intruksi CNT (Counter)
10. Instruksi OUT
Instruksi OUT akan mengakhiri logic Line yang berhubungan dengan ladder diagram baris
Internal relay IR dapat digunakan dengan instruksi OUT
Diagram Ladder (relay circuit)
Gambar 3.24 Intruksi OUT
BAB IV
PERANCANGAN SISTEM