Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 1
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER
Suatu Programmable Logic Control (PLC) pada dasarnya adalah suatu program yang dihubungkan dengan peralatan input output (I/O) yang berupa relay (solid state relay). Program tersebut mengendalikan PLC, sehingga bila ada suatu peralatan input ON, maka PLC memberikan suatu tanggapan terhadap suatu perubahan input tadi. Tanggapan ini biasanya berupa isyarat pada terminal outputnya. Peralatan input dapat berupa sensor photolistrik, tombol pada panel, saklar pembatas (limit switches), atau setiap peralatan input yang bisa memberikan isyarat masukan pada PLC. Sedangkan peralatan output, dapat berupa solenoid, saklar yang mengaktifkan lampu, relay yang memutar motor atau setiap peralatan yang dapat digerakkan oleh isyarat output PLC.
Pada awalnya PLC adalah suatu sistem kendali yang berbasis relay. Sistem ini merupakan untai terintegrasi yang mengambil alih tugas-tugas peralatan seperti relay, timer dan counter. Pada operasi yang sebenarnya PLC mengikuti operasi yang serupa dengan bila peralatan tersebut (relay dan sebagainya) masih berada ditempatnya. Tetapi PLC juga mempunyai kapasitas seperti komputer dan mempunyai fleksibilitas dan reliabilitas yang lebih baik dibanding dengan sistem relay. Tetapi sebagian besar istilah untuk menjelaskan simbol dan konsep datang dari istilah komputer misalnya and, or mnemonic dsb.
Di dalam otak (CPU=Central Processing Unit) dapat dibayangkan seperti kumpulan ribuan relay. Akan tetapi bukan berarti didalamnya terdapat banyak relay dalam ukuran yang sangat kecil. Di dalam PLC berisi rangkaian elektronika digital yang dapat difungsikan seperti contact NO dan contact NC relay
Keunggulan PLC dibandingkan dengan konvensional kontrol panel
Sistem PLC:
1. Wiring lebih sedikit. 2. Spare part mudah.
3. Maintenance relatif mudah.
4. Pelacakan kesalahan sistem lebih sederhana. 5. Konsumsi daya relatif rendah.
6. Dokumentasi gambar lebih sederhana dan mudah dimengerti. 7. Modifikasi sistem lebih sederhana dan cepat.
Konvensional kontrol panel: 1. Wiring lebih komplek. 2. Spare part relatif sulit.
3. Maintenance membutuhkan waktu yang lama.
4. Pelacakan kesalahan membutuhkan waktu yang lebih lama. 5. Konsumsi daya listrik relatif tinggi.
6. Dokumentasi gambar lebih banyak.
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 2 Keuntungan menggunakan PLC
1. Lama pengerjaan untuk sistem baru design ulang lebih singkat.
2. Modifikasi sistem mungkin tanpa tambahan biaya jika masih ada spare I/O. 3. Perkiraan biaya suatu sistem design baru lebih pasti.
4. Relatif mudah untuk dipelajari.
5. Design sistem baru mudah dimodifikasi. 6. Aplikasi PLC sangat luas.
7. Mudah dalam maintenance. 8. Sangat handal.
9. Standarisasi sistem kontrol lebih mudah diterapkan. 10. Lebih aman untuk teknisi.
Konfigurasi Sebuah PLC
1. Power Supply: Unit ini berfungsi untuk memberikan sumber daya pada PLC. Modul ini sudah berupa Switching Power Suply.
2. CPU (Central Processing Unit): Unit ini merupakan otak dari PLC. Disinilah program akan diolah sehingga sistem kontrol yang telah kita rancang bekerja seperti yang kita inginkan. CPU PLC Omron sangat bervariasi macamnya tergantung pada masing-masing tipe PLC-nya.
3. Memory Unit : RAM, EPROM, EEPROM
4. Input Unit
Digital input : Input point digital Analog Input: Input point linear
DC 24 V input 0-10V DC
AC/DC 24 V input -10V DC – +10V DC
AC 220 V input 4-20 mA DC
5. Output Unit
Digital Output : Output point digital Analog Output:
Relay Output 0-10V DC
AC 220 V Output (Solid State) -10V DC – 10V DC DC 24 V Dynamic Output 4-20 mA DC 6. Peripheral
Handled Programming Console
LSS software for PC
Sistematika merancang suatu sistem dengan PLC
1. Mempelajari sampai mengerti betul urutan kerja (sequence) sistem tersebut. 2. Membuat flowchart dari sistem tersebut.
3. Membuat daftar semua input dan output terhadap I/O points dari PLC.
4. Menerjermahkan flowchart ke diagram ladder dan disesuaikan dengan daftar I/O yang telah dibuat.
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 3 Untuk mencapai pekerjaan yang diinginkan suatu PLC memerlukan suatu urutan perintah ladder yang biasa disebut dengan ‘Ladder Diagram Programming’.
Diagram ladder terdiri dari sebuah garis vertical kekiri dan cabang-cabang mendatar.
Pada garis mendatar terdapat kondisi-kondisi dan diakhiri dengan instruksi diujung kanan.
Kondisi-kondisi menentukan kapan dan bagaimana instruksi dieksekusi. Kondisi tanpa garis diagonal disebut kondisi normal,dan kondisi dengan garis diagonal disebut dengan kondisi invers. Angka diatas kondisi menunjukkan bit operan untuk instruksi. Diagram ladder dapat dilambangkan sebagai berikut:
Instruksi Instruksi Instruksi 0000 0031 00631 2520 Normal Inverse
1. Kondisi normal adalah ON bila bit operannya ON, dan OFF bila bit operannya OFF.
2. Kondisi invers adalah ON bila bit operannya OFF, dan OFF bila bit operannya ON.
3. Biasanya kondisi normal menyatakan sesuatu akan terjadi bila bitnya ON, kondisi invers adalah sebaliknya.
Instruksi-instruksi Dasar PLC
1. Instruksi LD dan LDNOT
Instruksi ini dibutuhkan jika urutan kerja (sequence) pada suatu system control hanya membutuhkan satu kondisi logic saja dan sudah dituntut untuk mengeluarkan satu output. Dalam bentuk diagram ladder perintah tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:
A Load Instruction
A Load Not Instruction
2. Instruksi AND dan ANDNOT
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 4 mengeluarkan satu output, Dalam bentuk diagran ladder perintah tersebut digambarkan sebagai berikut
AND AND NOT
00000 00000
Bila suatu instruksi terletak pada suatu garis mendatar, maka yang pertama adalah yang berhubungan dengan perintah LD atau LDNOT dan berikutnya berhubungan dengan perintah AND atau ANDNOT. Bila digambarkan diagramnya adalah
AND AND NOT 00000 00100 Instruksi LD 00008
3. Instruksi OR dan ORNOT
Instruksi ini dibutuhkan jika urutan kerja (sequence) pada suatu sistem kontrol hanya membutuhkan salah satu saja dari beberapa kondisi logika untuk mengeluarkan satu output. Bila beberapa kondisi terletak pada garis terpisah secara paralel (seperti tergambar berikut ini) maka kondisi pertama saja yang berhubungan dengan instruksi load (LD) dan sisanya berhubungan dengan instruksi OR atau OR NOT.
OR 0000 Instruksi LD 0010 OR LR 0010
Kombinasi antara
AND dan OR. Kombinasi ini dapat digambarkan sbb:
0000
Instruksi 0000 0000 0000
0020
4. OUT dan OUTNOT
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 5 OUT
OUTNOT
5. SET dan RESET
Instruksi SET adalah seperti instruksi OUT. Akan tetapi pada instruksi SET, bit yang menjadi operand-nya akan bersifat latching (mempertahankan kondisinya). Artinya bit-nya akan tetap dalam kondisi ON walaupun kondisi inputnya sudah OFF. Untuk mengembalikannya ke kondisi OFF harus digunakan instruksi RESET. Instruksi ini hanya berlaku untuk PLC Sysmac C-Series tipe baru seperti CQM1, C200H, C20OHS,
C20OHX/HE/HG, CV-Series.
Dalam bentuk diagram ladder:
0000
SET XXXXX
0001
RESET XXXXX
6. ANDLOAD → ANDLD
Instruksi ini digunakan untuk kondisi logika ladder diagram khusus seperti berikut ini:
0000
0003 0002
0001
Dalam mnemonic ditulis sbb: LD 00000
OR 00001
LD 00002
OR NOT 00003 AND LD
7. OR LOAD → OR LD
Instruksi ini digunakan untuk kondisi logika ladder diagram khusus seperti berikut ini: 0000
0003 0002
0001 Dalam mnemonic ditulis sbb LD NOT 00000
AND 00002
LD 00001
OR 00003
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 6 8. Instruksi untuk Ladder diagram yang bercabang (branching instruction)
Instruksi ini bermanfaat ketika dijumpai ladder dengan banyak titik percabangan. Dalam hal ini diperlukan tambahan instruksi untuk titik percabangan tersebut yaitu dengan menggunakan TR bit. Instruksi ini diperlukan sebab untuk ladder diagram yang bercabang logikanya berubah lain daripada umumnya. Logika bit-nya, telah dipindahkan kebagian kanan titik percabangan secara semu.
0000 Instruksi 1 0002 0001 Instruksi 2 TR 0
Dalam mnemonic ditulis sbb: LD 00000 OUT TR 0 AND 00001 Instruksi 1 LD TR 0 AND 00002 Instruksi 2
9. Interlocks IL(02) dan Interlocks Clear ILC (03)
Interlocks IL (02) dan Interlocks Clear ILC (03) merupakan satu pasang instruksi, jika ada interlocks, maka harus ada instruksi penutupnya yaitu interlocks clear. Ladder Diagram yang berada di dalam wilayah instruksi IL (02) dan ILC (03) tidak akan bekerja jika IL (02) belum bekerja. Instruksi ini dapat menggantikan ladder diagram yang ada titik percabangannya seperti pada instruksi no 8, sehingga ladder diagram menjadi lebih sederhana.
Untuk kasus sama dengan contoh pada instruksi no 8, diperoleh diagram ladder sbb: 0000 Instruksi 1 0002 0001 Instruksi 2 Instruksi 2 ILC (03) Dalam mnemonic ditulis sbb: LD 00000
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 7 10. Instruksi JUMP [JMP(04) XY] dan JUMP END [JME(05)XX]
Logika instruksi ini mirip dengan logika pada instruksi Interlocks IL (02) dan Interlocks Clear ILC (03). Bedanya, jika kondisi logika untuk instruksi JMP (04) sudah OFF, kondisi logika output diagram ladder yang berada di antara instruksi JMP (04) dan JME (05) yang mempunyai logika ‘1’ (ON) akan tetap ON (latching), walaupun kondisi input logikanya sudah OFF. Instruksi JMP (04) bisa dilakukan berulang-ulang dengan nomor BCD (Binary Code Decimal) yang sama dan satu nomor BCD untuk JME(05). Jadi tidak boleh ada nomor BCD yang sama untuk instruksi JME (05).
Keterangan 0000 JMP (04) 05 0003 0002 0001 Instruksi 1 JMP (04) 05 Instruksi 2 Instruksi 3 JME (05) 0004 0005 11. KEEP → KEEP(11)
Instruksi ini berfungsi untuk mempertahankan kondisi ouput untuk tetap ON walaupun input dalam kondisi OFF. Logika input harus diumpankan ke titik SET dari instruksi KEEP (11). Untuk mereset output adalah dengan titik reset dari instruksi KEEP (11). Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada illustrasi di bawah ini:
KEEP (11) BIT 0002 S R 0003 Mnemonic: LD 00002 LD 00003 KEEP(11) BIT
12. TIMER (TIM) dan COUNTER (CNT)
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 8 Nilai Timer/Counter pada PLC bersifat countdown (menghitung mundur) dari nilai awal yang ditetapkan oleh program. Setelah hitungan mundur tersebut mencapai angka nol, maka contact NO Timer/Counter akan ON.
Timer mempunyai batas antara 0000 sampai dengan 9999 dalam bentuk BCD dan dalam orde 100 ms. Sedangkan untuk counter mempunyai orde angka BCD dan mempunyai batas antara 0000 sampai dengan 9999.
Dalam diagram ladder dapat digambarkan sebagai berikut
CNT N SV CP
R
TIM N
SV SV= Set ValueN= Nomer TC
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 9
Sistem Kendali Berbasis PLC
Pengendali Traffic Light
A. Tujuan1. Membiasakan membuat program dengan Console Programmer 2. Perancangan sistem traffic light adaptif
B. Alat
1. PLC Omron Sysmac CPM1 Training Kit
Berikut ini akan dilakukan penggunaan PLC Omron Sysmac CPMI Training Kit untuk mengendalikan modul Traffic Light. Pemrograman dituliskan dengan menggunakan Programming Console 027. Lampu-lampu pada modul Traffic Light disambungkan dengan output Omron Sysmac CPMI Training Kit pada channel sbb:
Utara Timur Selatan Barat
Merah 1003 1006 1101 1000
Kuning 1004 1007 1102 1001
Hijau 1005 1100 1103 1002
Petunjuk Cara Penggunaan Console Programmer.
1. Aktifkan Console Programmer dengan mengarahkan kunci pada Console Programmer pada posisi PROGRAM. Kemudian, buka Password, Password yang digunakan adalah dengan menekan tombol MONTR, kemudian CLR, lalu MONTR kembali.
2. Tuliskan Mnemonic Ladder diagram kedalam Console Programmmer, cara mengisikannya seperti terdapat pada controh Tabel 1. Setiap baris Mnemonic yang dituliskan akhiri dengan ENTER.
3. Setelah selesai mengisikan data Mnemonic pada Console Programmer, maka pindahkan kunci pada Console Programmer pada posisi RUN.
4. Aktifkan saklar pemicu pada modul PLC (dalam hal ini saklar 00), dan lihat hasil program anda.
5. Bila terjadi kesalahan, pergi ke baris yang mau diperbaiki, dan langsung tuliskan baris program baru (timpa) pada baris program lama, kemudian tekan ENTER.
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 10 Percobaan 1
Program Menyalakan Lampu Kuning Berkedip Pada Keempat Jalur
Program ladder berikut mendemonstrasikan cara menulis program dengan Programming Console. Program ini membuat keempat lampu kuning yang terpasang di output channel: 1004, 1007, 1102,1101.
Data Mnemonik untuk program ladder diatas ditunjukkan table berikut ini :
00000 00001 20000 20000 T002 20000 20000 20000 20000 20000 20000 T002 TIM 001 #0010 TIM 002 #0020 T001 01004 T001 T001 T001 01007 01102 01101 Keterangan:
00000 dan 00001 adalah saklar masukan eksternal (diaktifkan manual). Saklar 00000 adalah saklar pemicu. Sedangkan saklar 00001 adalah saklar emergency yang digunakan untuk menghentikan kerja traffic light sewaktu-waktu. Kerja TIM 001 dan TIM 002 diatur oleh
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 11 Data Mnemonik untuk program ladder ditunjukkan tabel berikut ini:
Address Instruksi Data Keterangan
LD 00000
OR 20000
AND NOT 00001
OUT 20000
LD 20000
AND NOT TIM 002
TIM 001
# 0010
LD 20000
AND NOT TIM 002
TIM 002
# 0020
LD 20000
AND NOT TIM 001
OUT 1004
LD 20000
AND NOT TIM 001
OUT 1007
LD 20000
AND NOT TIM 001
OUT 1102
LD 20000
AND NOT TIM 001
OUT 1001
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 12 Timing Diagram Percobaan 1.
2000 TIM01 TIM02 01004 01007 01104 01001 10 20 0 1
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 13 Percobaan 2
Program Menyalakan Lampu (Merah, Kuning, Hijau) Satu Jalur
00001 20000 T002 T002 TIM 001 #0001 TIM 002 #0050 01002 01001 TIM 003 #0030 TIM 004 #0010 01002 TIM 005 #0020 01001 01002 01100 20000 20000 20000 00000 T001 T003 01002 T004 01001 T005
TUGAS :
Laboratorium Instrumentasi dan Kendali DTETI UGM 14 Percobaan 3
Program Menyalakan Lampu (Merah, Kuning, Hijau) Dua Jalur
TUGAS :
Susun program ini dalam ladder diagram.
Dalam Laporan resmi, gambarkan timing diagram-nya.
Address Instruksi Data Keterangan
LD 000000
OR 200000
AND NOT 000001
OUT 200000
Percobaan 4
Program Menyalakan Lampu (Merah, Kuning, Hijau) 4 Jalur
TUGAS :
Susun program ini dalam ladder diagram pada laporan sementara, dan gambarkan timing diagramnya dalam laporan resmi.
Percobaan 5
Buatlah Program Menyalakan Lampu (Merah, Kuning, Hijau) 4 jalur Dengan Sensor di Setiap Jalur
TUGAS :
Jika sensor di salah satu jalur aktif, maka Lampu Hijau pada jalur bersangkutan akan hidup 4 kali lebih lama (Modifikasi percobaan 4). Susun program ini dalam ladder diagram pada laporan sementara, dan gambarkan timing diagramnya dalam laporan resmi.
