PRAKTIKUM PLC SIEMENS SIMATIC S7-1200

(1)

(2)

BUKU AJAR

PRAKTIKUM PLC SIEMENS SIMATIC S7-1200

Belajar Dengan Mudah Dan Cepat

Oleh:

Muhammad Khairuddin Totok Winarno

Penerbit:

Polinema Press

(3)

iii

BUKU AJAR

PRAKTIKUM PLC SIEMENS SIMATIC S7-1200

Belajar Dengan Mudah Dan Cepat

Hak Cipta © Muhammad Khairuddin Hak Cipta © Totok Winarno

Hak Terbit pada POLINEMA PRESS

Penerbit POLINEMA PRESS, Politeknik Negeri Malang Jl. Soekarno-Hatta no.09 PO BOX 04 Malang 65141 Telp. (0341) 404424, 404425

Fax. (0341) 404420

UPT. Percetakan dan Penerbitan Gedung AU ground floor [email protected] www.polinemapress.org press.polinema.ac.id

Anggota APPTI (Asosiasi Penerbit Perguruan Tinggi Indonesia) no.

207/KTA/2016

Anggota IKAPI (Ikatan Penerbit Indonesia) no. 177/JTI/2017 Cetakan Pertama, Juli 2020

ISBN : 978-623-6562-17-8

xiv; 124 hlm.; 21 x 29.7 cm

Setting & Layout : Fanda Nuriansyah Cover Design : Sigit Prasetyo Penyunting : Abd. Muqit

Hak cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan

dengan cara apapun, termasuk fotokopi, tanpa izin tertulis dari penerbit. Pengutipan harap

menyebutkan sumber.

(4)

Sanksi Pelanggaran Pasal 113 Undang-Undang Nomor 28 Tahun 2014

Tentang Hak Cipta

Setiap Orang yang dengan tanpa hak melakukan pelanggaran hak ekonomi sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf i untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 1 (satu) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp100.000.000 (seratus juta rupiah).

Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf c, huruf d, huruf f, dan/atau huruf h untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 3 (tiga) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).

Setiap Orang yang dengan tanpa hak dan/atau tanpa izin Pencipta atau pemegang Hak Cipta melakukan pelanggaran hak ekonomi Pencipta sebagaimana dimaksud dalam Pasal 9 ayat (1) huruf a, huruf b, huruf e, dan/atau huruf g untuk Penggunaan Secara Komersial dipidana dengan pidana penjara paling lama 4 (empat) tahun dan/atau pidana denda paling banyak Rp1.000.000.000,00 (satu miliar rupiah).

Setiap Orang yang memenuhi unsur sebagaimana

dimaksud pada ayat (3) yang dilakukan dalam

bentuk pembajakan, dipidana dengan pidana

penjara paling lama 10 (sepuluh) tahun dan/atau

pidana denda paling banyak Rp4.000.000.000,00

(empat miliar rupiah).

(5)

v

PRAKATA

Dengan penuh rasa syukur kehadirat Allah SWT, dan shalawat serta salam kepada junjungan kita nabi Muhammad SAW, buku ajar Praktikum PLC Siemens Simatic S7-1200 ini dapat diselesaikan dengan baik. Buku ini menyajikan tutorial lengkap dalam belajar PLC khususnya PLC Siemens Simatic S7-1200.

PLC Siemens Simatic S7-1200 merupakan controller yang banyak dipakai di dunia industri, khususnya industri-industri besar di Indonesia bahkan dunia. Hal inilah yang mendasari penulis menyusun buku ini. Buku ini diharapkan dapat mempermudah mahasiswa maupun masyarakat umum dalam mempelajari PLC Siemens S7-1200.

Buku ini tersusun menjadi beberapa bab yang terdiri dari teori dasar PLC Siemens S7-1200, penjelasan lengkap mengenai hardware dan programming device yang digunakan, logika dasar pemrograman PLC dan instruksi-instruksi dasar pada PLC Siemens S7-1200 serta berbagai macam latihan soal. Selain itu, buku ini dilengkapi dengan beberapa teknik kontrol yang paling sering digunakan pada PLC seperti kontrol sekuensial dan kombinasional.

Penulis menyadari banyak kekurangan pada buku ajar ini, oleh karena itu penulis sangat terbuka atas segala kritik dan saran untuk perbaikan buku ajar ini kedepannya.

Penyusunan buku ajar ini tidak terlepas dari peran banyak pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu-persatu. Secara khusus ucapan terima kasih kami sampaikan kepada pihak-pihak berikut ini:

1. Ir. Totok Winarno, MT., Herwandi, ST., MT., Muhammad Rifa’i, ST., MT.

dan rekan-rekan dosen Teknik Elektronika Politeknik Negeri Malang yang telah membantu penyelesaian buku ini.

2. Dr. Abdul Muqit, S.Pd., M.Pd. selaku Kepala Polinema Press

3. Mochammad Junus, ST., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Malang;

4. Supriatna Adhisuwignjo, ST., MT. selaku Pembantu Direktur 1 Politeknik Negeri Malang

5. Drs. Awan Setiawan, M.M. selaku Direktur Politeknik Negeri Malang;

Semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat yang besar bagi semua pihak yang membutuhkan.

April 2020

Penulis

(6)

KATA PENGANTAR

PLC Siemens Simatic S7-1200 adalah kontroler yang umumnya dipakai dalam dunia industri, baik itu industri-industri besar Indonesia maupun dunia. Untuk menjawab tantangan tersebut, maka buku yang berjudul Modul Ajar Praktikum PLC Siemens Simatic S7-1200 ini hadir guna mempersiapkan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Malang dalam menanggapi perkembangan zaman. Selain diperuntukkan bagi mahasiswa, tidak menutup kemungkinan buku ini dipelajari dan menjadi panduan bagi praktisi ilmu pengetahuan dan peneliti yang relevan. Kurikulum buku ini disusun berdasarkan kurikulum Politeknik Negeri Malang.

Materi disampaikan dalam tujuh bab. Ketujuh bab ini masing-masing secara berturut-turut mengenai pengenalan PLC Siemens Simatic S7-1200, programming device PLC Siemens Simatic S7-1200, logika dasar PLC, Instruksi bit logic, instruksi timer, instruksi counter dan komparator dan yang terakhir adalah kontrol sekuensial dan kombinasional. Untuk mengarahkan pembelajaran tujuan pembelajaran diberikan pada tiap bab dilanjutkan dengan teori dasar dan sampai pada tugas praktikum. Hal-hal inilah yang menjadikan buku ini layak untuk menjadi buku panduan praktikum.

Semoga buku panduan ini bermanfaat bagi semua pihak, terkhusus bagi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro.

Penerbit

(7)

vii

KATA PENGANTAR

Programmable Logic Controller (PLC) merupakan suatu perangkat elektronika yang didesain untuk menggantikan fungsi-fungsi relay konvensional dan memiliki prinsip mikrokontroler sehingga bisa mengedit dan menyimpan program.

Ada tiga komponen utama yang menyusun PLC yaitu power supply unit (PSU), input/output module dan central processing unit (CPU) Power supply unit menyediakan sumber tegangan yang sesuai dengan kebutuhan PLC, modul I/O berfungsi untuk mendeteksi kondisi sinyal yang diterima dari peralatan luar yang dihubungkan ke bagian input, juga merupakan pengkondisi sinyal yang masuk ketingkat konstan dan sesuai dengan tegangan kerja prosessor, kemudian dikirimkan ke peralatan yang akan dikontrol.

Buku ini membahas secara detail bagaimana sebuah PLC dapat diaplikasikan dalam suatu program pembelajaran dan prketeknya di lapangan. Buku ini menyajikan tujuan pembelajaran yang dipaparkan pada awal kalimat, sebuah teori, bagaimana teori tersebut dijalankan dan bagaiman mengetahu daya serap mahasiswa yang sedang mempelajari. Dengan demikian, para ,mahasiswa akan merasa nyam,an dan mendapatkan ilmu setelah dari teori menujku praktek real di lapangan. Alhasil merekan akan puas karena bisa mengoperasikan suatu program pembelajaran dengan nyata.

Buku ini ha nya memuat 6 bab saja. Akan tetapi keseluruhan bab dapayt diaplikasikan dalam satu semester atau menjadi 12 pertemuannya. Karena setiap bab pasti memuat lebih dari satu pertemuan. Hebatnya lagi, buku ini, menampilkan sebuah kesimpulan secara teori dan prakteknya pada setiap babnya. Kesimpulan tersebut diletakkan pada akhir bab.

Ada satu saran untuk perbaiukan buku dalam performanya un tuk, edisi mendatang. Setiap babnya hendaknya disediakan niolai capaian dari setiap m,ahasiswa dan diletakkan bersamaan di dalam buku ini. Hal ini dimaksudkan dengan harapan mahasiswa memiliki motivasi berlebih di dalam mempelajari topik-topik yang diberikan. Selanjutnya penting untuk diaplikasikan bahwa nilai harus berbentuk percentase (%) bukan berbentuk angka. Dengan demikian mahasiswa tidak merasa dihakimi oleh dosen yang mem,egang maata kuliah tersebut.

Akhirnya buku ini sangat layak dijadikan bahan ajar bagi para mahasiswa yang mengambil mata kuliah ini. Mereka kalau perlu diwajibkan sehingga motivasi dalam mempelajarinya berlipat.

Terima kasih dan semoga bermanfaat.

Malang 17 Juli 2020 Abd. Muqit

Asesor Perbukuian Nasional

(8)

DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

Prakata ... v

Pengantar ... vi

Daftar Isi ... vii

Daftar Gambar ... x

Daftar Tabel ... xiii

BAB I PENGENALAN PLC SIEMENS SIMATIC S7-1200 ... 3

1.1 Tujuan ... 3

1.2 Teori Dasar ... 3

1.2.1 Pengenalan PLC Simens Simatic S7-1200 ... 4

1.2.2 Central Processing Unit (CPU) ... 5

1.2.3 Memory 6 1.2.4 Modul I/O ... 7

1.2.4.1 Digital Input ... 8

1.2.4.2 Digital Output ... 9

1.2.4.3 Analog Input ... 10

1.2.4.4 Analog Output ... 13

1.3 Alat dan Bahan ... 13

1.4 Prosedur Percobaan ... 14

1.4.1 Identifikasi Hardware ... 14

1.4.2 Instalasi Hardware ... 16

1.5 Tugas17 1.6 Kesimpulan ... 18

BAB II PROGRAMMING DEVICE PLC SIEMENS SIMATIC S7-1200 .... 21

2.1 Tujuan ... 21

2.2 Teori Dasar ... 21

2.2.1 Membuat Project Baru Pada TIA Portal ... 22

2.2.2 Membuat Program Ladder Diagram PLC ... 26

2.2.3 Download Program Leadder Diagram PLC ... 29

2.2.4 Menggunakan Simulator S&-PLCSIM V14 ... 34

2.3 Alat dan Bahan ... 40

2.4 Prosedur Percobaan ... 40

2.4.1 Membuat Program Ladder Diagram Pada TIA Portal ... 40

2.5 Tugas40 2.6 Kesimpulan ... 42

BAB III LOGIKA DASAR PLC... 45

3.1 Tujuan ... 45

3.2 Teori Dasar ... 45

3.2.1 Logika AND ... 45

(9)

ix

3.2.2 Logika OR ... 47

3.2.3 Logika NOT ... 48

3.2.4 Logika NAND ... 49

3.2.5 Logika NOR ... 51

3.2.6 Logika XOR ... 52

3.2.7 Logika XNOR ... 54

3.3 Alat dan Bahan ... 55

3.4 Prosedur Percobaan ... 55

3.5 Tugas56 3.6 Kesimpulan ... 58

BAB IV INTRUKSI BIT LOGIC ... 61

4.1 Tujuan ... 61

4.2 Teori Dasar ... 61

4.2.1 Kontak NO dan NC ... 62

4.2.2 Output 62 4.2.3 Edge Detection ... 64

4.3 Alat dan Bahan ... 67

4.4 Prosedur Percobaan ... 68

4.5 Tugas68 4.6 Kesimpulan ... 71

BAB V INSTRUKSI TIMER ... 75

5.1 Tujuan ... 75

5.2 Teori Dasar ... 75

5.2.1 Timer On-Delay ... 76

5.2.2 Timer Off-Delay ... 76

5.2.3 Timer Pada Simens S7-1200 ... 77

5.2.3.1 Timer Pulse (TP) ... 77

5.2.3.2 Timer On-Delay (TON) ... 78

5.2.3.3 Timer Off-Delay (TOF) ... 80

5.2.3.4 Timer On-Delay Retentive (TONR) ... 81

5.3 Alat dan Bahan ... 83

5.4 Prosedur Percobaan ... 83

5.5 Tugas ... 84

5.6 Kesimpulan ... 88

BAB VI INSTRUKSI COUNTER DAN COMPARATOR ... 91

6.1 Tujuan ... 91

6.2 Teori Dasar ... 91

6.2.1 Instruksi Counter Pada PLC Siemens S7-1200 ... 92

6.2.2 Instruksi Comparator Pada PLC Siemens S7-1200 ... 94

6.3 Alat dan Bahan ... 97

6.4 Prosedur Percobaan ... 97

6.5 Tugas98 6.6 Kesimpulan ... 101

BAB VII KONTROL SEKUENSIAL DAN KOMBINASIONAL ... 105

7.1 Tujuan ... 105

7.2 Teori Dasar ... 105

(10)

(11)

ix

7.3 Alat dan Bahan ... 106

7.4 Prosedur Percobaan ... 106

7.5 Tugas ... 107

7.6 Kesimpulan ... 112

Daftar Pustaka ... 113

Glosarium... 114

Indeks ... 121

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Blok Diagram PLC ... 4

Gambar 1.2 PLC Siemens Simatic S7-1200 ... 5

Gambar 1.3 Tipe-tipe CPU pada PLC Siemens S7-1200... 6

Gambar 1.4 Teknik Sinking dan Sourcing Input ... 8

Gambar 1.5 Teknik Sinking dan Sourcing Output ... 9

Gambar 1.6 Wiring I/O PLC Siemens S7-1200 ... 10

Gambar 1.7 Transmitter pada Analog Input ... 10

Gambar 1.8 Wiring Diagram Analog Input Berbasis Tegangan ... 11

Gambar 1.9 Wiring Diagram 2-Wire Analog Input Berbasis Arus... 11

Gambar 1.10 Wiring Diagram 3-Wire Analog Input Berbasis Arus ... 12

Gambar 1.11 Wiring Diagram 4-Wire Analog Input Berbasis Arus ... 12

Gambar 1.12 Wiring Diagram Analog Output PLC ... 13

Gambar 2.1 TIA Portal V14 ... 21

Gambar 2.2 Tampilan Awal TIA Portal V14 ... 22

Gambar 2.3 Membuat Project Baru pada TIA Portal V14 ... 22

Gambar 2.4 Pembuatan Project Baru ... 23

Gambar 2.5 Menu Add New Device ... 23

Gambar 2.6 Pemilihan CPU PLC Siemens S7-1200... 24

Gambar 2.7 Device View ... 24

Gambar 2.8 Hardware Catalog ... 25

Gambar 2.9 Contoh Penambahan Perangkat PLC ... 25

Gambar 2.10 Mengatur IP Address PLC ... 26

Gambar 2.11 Tampilan Program Ladder Diagram Pada TIA Portal ... 26

Gambar 2.12 Perbandingan Ladder Diagram dengan Rangkaian Listrik Biasa .... 27

Gambar 2.13 Simbol Dasar Ladder Diagram ... 27

Gambar 2.14 Memasukkan Kontak NO dan NC... 28

Gambar 2.15 Memasukkan Output ... 28

Gambar 2.16 Pemberian Alat Pada I/O PLC... 28

Gambar 2.17 Membuat Program Latching pada Network 1 ... 29

Gambar 2.18 Topologi Download Program PLC ... 30

Gambar 2.19 Kabel Profinet ... 30

Gambar 2.20 Jendela Download TIA Portal ... 31

Gambar 2.21 Mengatur Media Komunikasi Data Antara PC dan PLC ... 31

Gambar 2.22 Contoh PLC Telah TErdeteksi oleh TIA Portal ... 32

Gambar 2.23 Jendela Load Preview ... 32

Gambar 2.24 Jendela Load Result ... 32

Gambar 2.25 Tampilan Bidang Kerja Setelah Proses Download ... 33

Gambar 2.26 Tampilan Bidang KErja Saat Proses Monitoring ... 33

Gambar 2.27 Tampilan Ladder Diagram Saat Output Aktif ... 34

Gambar 2.28 Jendela Peringatan Simulator ... 34

Gambar 2.29 Jendela Load Priveiw ... 35

Gambar 2.30 Jendela Load Result Simulation ... 35

(13)

xi

Gambar 2.31 Shortcut S7-PLCSIM ... 36

Gambar 2.32 Jendela S7-PLCSIM ... 36

Gambar 2.33 Jendela Create a New Project ... 37

Gambar 2.34 Project Tree S7-PLCSIM ... 37

Gambar 2.35 SIM table_1 ... 37

Gambar 2.36 Daftar Tag yang Dipakai pada Ladder Diagram ... 38

Gambar 2.37 Kolaborasi TIA Portal dan S7-PLCSIM ... 38

Gambar 2.38 Mengubah Status PD_On Melalui S7-PLCSIM ... 39

Gambar 2.39 Program Latching ... 39

Gambar 2.40 Mengubah Status PB_Off Melalui S7-PLCSIM ... 40

Gambar 3.1 Simbol Gerbang Logika AND ... 45

Gambar 3.2 Penggunaan Logika AND pada Ladder Diagram ... 46

Gambar 3.3 Simbol Gerbang Logika OR ... 47

Gambar 3.4 Penggunaan Logika OR pad Ladder Diagram ... 47

Gambar 3.5 Simbol Gerbang Logika NOT ... 48

Gambar 3.6 Penggunaan Logika NOT pad Ladder Diagram ... 48

Gambar 3.7 Penggunaan Logika NOT dengan Kontak NC ... 49

Gambar 3.8 Simbol Gerbang Logika NAND ... 49

Gambar 3.9 Logika NAND pada Ladder Diagram ... 50

Gambar 3.10 Penggunaan Logika NAND Tanpa Instruksi Invert ... 50

Gambar 3.11 Simbol Gerbang Logika NOR ... 51

Gambar 3.12 Logika NOR pada Ladder Diagram ... 52

Gambar 3.13 Penggunaan Logika NOR Tanpa Intruksi Invert ... 52

Gambar 3.14 Simbol Gerbang Logika XOR ... 52

Gambar 3.15 Penggunaan Logika XOR pada Ladder Diagram ... 53

Gambar 3.16 Simbol Gerbang Logika XNOR ... 54

Gambar 3.17 Penggunaan Logika XNOR pada Ladder Diagram ... 55

Gambar 4.1 Daftar Intruksi pada Bit Logic ... 61

Gambar 4.2 Perbedaan Interupsi pada Input ... 62

Gambar 4.3 Prinsip Kerja Relay ... 63

Gambar 4.4 Fungsi Relay pada Output PLC ... 63

Gambar 4.5 Contoh Intruksi Set dan Reset ... 64

Gambar 4.6 Timing Diagram Positive Edge ... 65

Gambar 4.7 Timing Diagram Negative Detect ... 65

Gambar 4.8 Intruksi Negative Edge Sebagai Input ... 66

Gambar 4.9 Intruksi Negative Edge Sebagai Middle Output... 66

Gambar 4.10 Intruksi Negatice Edge Sebagai Output ... 67

Gambar 5.1 Timer Analog ... 75

Gambar 5.2 Timing Diagram Timer On-Delay ... 76

Gambar 5.3 Timing Diagram Timer Off-Delay ... 76

Gambar 5.4 Daftar Intruksi Timer ... 77

Gambar 5.5 Timing Diagram Timer Pulse ... 78

Gambar 5.6 Timer Pulse pada TIA Portal ... 78

Gambar 5.7 Timing Diagram Timer On-Delay ... 79

Gambar 5.8 Timer On-Delay pada TIA Portal ... 79

Gambar 5.9 Timing Diagram Timer Off-Delay ... 80

Gambar 5.10 Timer Off-Delay pada TIA Portal ... 81

Gambar 5.11 Timing Diagram Timer On-Delay Retentive ... 81

(14)

Gambar 5.13 Mematikan Timer On-Delay Retentive ... 83

Gambar 6.1 Daftar Instruksi Counter Pada PLC Siemens S7-1200 ... 92

Gambar 6.2 Instruksi Counter Up ... 92

Gambar 6.3 Instruksi Counter Up On ... 93

Gambar 6.4 Instruksi Counter Down ... 93

Gambar 6.5 Cara Kerja Counter Down ... 94

Gambar 6.6 Instruksi Counter Up and Down ... 94

Gambar 6.7 Daftar Instruksi Comparator... 95

Gambar 6.8 Instruksi Counter Sebagai Pembanding ... 95

Gambar 6.9 Cara Menggunakan Instruksi Comparator ... 96

Gambar 6.10 Menjalankan Program Comparator ... 96

Gambar 7.1 Contoh Kontrol Sekuensial ... 105

(15)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Memory Mapping Siemens S7-1200 ... 7

Tabel 3.1 Tabel Kebenaran Logika AND 2 Input ... 46

Tabel 3.2 Tabel Kebenaran Logika OR 2 Input ... 47

Tabel 3.3 Tabel Kebenaran Logika NOT ... 48

Tabel 3.4 Tabel Kebenaran Logika NAND ... 50

Tabel 3.5 Tabel Kebenaran Logika NOR... 51

Tabel 3.6 Tabel Kebenaran Logika XOR... 53

Tabel 3.7 Tabel Kebenaran Logika XNOR ... 54

(16)