ELEKTRO INDONESIA
Edisi ke Sebelas, Januari 1998
Pemanfaatan Programmable
Logic Controller dalam Dunia Industri
Perkembangan industri dewasa ini, khususnya dunia industri
di negara kita, berjalan amat pesat seiring dengan meluasnya
jenis produk-produk industri, mulai dari apa yang digolongkan sebagai industri
hulu sampai dengan industri hilir. Kompleksitas pengolahan bahan
mentah menjadi bahan baku, yang berproses baik secara fisika maupun
secara kimia, telah memacu manusia untuk selalu meningkatkan
dan memperbaiki unjuk kerja sistem yang mendukung
proses tersebut, agar semakin produktif dan efisien. Salah
satu yang menjadi perhatian utama dalam hal ini ialah penggunaan
sistem pengendalian proses industri (sistem kontrol industri).
Dalam era industri modern, sistem kontrol
proses industri biasanya merujuk pada otomatisasi sistem kontrol
yang digunakan. Sistem kontrol industri dimana peranan
manusia masih amat dominan (misalnya dalam merespon besaran-besaran
proses yang diukur oleh sistem kontrol tersebut dengan serangkaian
langkah berupa pengaturan panel dan saklar-saklar yang
relevan) telah banyak digeser dan digantikan oleh sistem kontrol
otomatis. Sebabnya jelas mengacu pada faktor-faktor
yang mempengaruhi efisiensi dan produktivitas
industri itu sendiri, misalnya faktor human error dan
tingkat keunggulan yang ditawarkan sistem kontrol tersebut. Salah
satu sistem kontrol yang amat luas pemakaiannya ialah
Programmable Logic Controller (PLC). Penerapannya meliputi
berbagai jenis industri mulai dari industri rokok, otomotif, petrokimia,
kertas, bahkan sampai pada industri tambang, misalnya
pada pengendalian turbin gas dan unit industri
lanjutan hasil pertambangan. Kemudahan transisi dari
sistem kontrol sebelumnya (misalnya dari sistem kontrol berbasis
relay mekanis) dan kemudahan trouble-shooting dalam konfigurasi sistem
merupakan dua faktor utama yang mendorong populernya PLC ini.
Artikel ini mecoba memberikan gambaran ringkas tentang PLC ini dari
sudut pandang piranti penyusunnya.
Apakah Sebenarnya PLC itu?
NEMA (The National
electrical Manufacturers Association) mendefinisikan
PLC sebagai piranti elektronika digital
yang menggunakan memori yang bisa diprogram sebagai penyimpan internal
dari sekumpulan instruksi dengan mengimplementasikan fungsi-fungsi
tertentu, seperti logika, sekuensial, pewaktuan, perhitungan,
dan aritmetika, untuk mengendalikan berbagai jenis mesin ataupun
proses melalui modul I/O digital dan atau analog.
PLC merupakan sistem yang dapat
memanipulasi, mengeksekusi, dan atau memonitor keadaan proses pada laju
yang amat cepat, dengan dasar data yang bisa diprogram
dalam sistem berbasis mikroprosesor integral. PLC
menerima masukan dan menghasilkan keluaran sinyal-sinyal listrik
untuk mengendalikan suatu sistem. Dengan demikian besaran-besaran
fisika dan kimia yang dikendalikan, sebelum diolah oleh PLC,
akan diubah menjadi sinyal listrik baik analog maupun digital,yang merupakan
data dasarnya.. Karakter proses yang dikendalikan oleh PLC
sendiri merupakan proses yang sifatnya bertahap, yakni proses itu
berjalan urut untuk mencapai kondisi akhir yang diharapkan. Dengan
kata lain proses itu terdiri beberapa subproses, dimana subproses
tertentu akan berjalan sesudah subproses sebelumnya
terjadi. Istilah umum yang digunakan untuk proses yang
berwatak demikian ialah proses sekuensial (sequential process).
Sebagai perbandingan, sistem kontrol yang populer selain PLC,
misalnya Distributed Control System (DCS), mampu menangani
proses-proses yang bersifat sekuensial dan juga kontinyu
(continuous process) serta mencakup loop kendali yang relatif banyak.
Piranti Penyususnan PLC
PLC yang diproduksi
oleh berbagai perusahaan sistem kontrol terkemuka saat ini
biasanya mempunyai ciri-ciri sendiri yang menawarkan keunggulan
sistemnya, baik dari segi aplikasi (perangkat tambahan)
maupun modul utama sistemnya. Meskipun demikian pada umumnya setiap PLC
(sebagaimana komputer pribadi Anda yang cenderung mengalami standarisasi
dan kompatibel satu sama lain) mengandung empat bagian (piranti) berikut
ini:
-
Modul Catu daya.
-
Modul CPU.
-
Modul Perangkat Lunak.
-
Modul I/O.
Gambar 1
Gambar 2. Interaksi antar modul dalam PLC Trisen TS3000.
Modul Catu Daya (Power Supply:
PS)
PS memberikan tegangan DC ke berbagai
modul PLC lainnya selain modul tambahan dengan kemampuan
arus total sekitar 20A sampai 50A, yang sama dengan battery
lithium integral (yang digunakan sebagai memory
backup). Seandainya PS ini gagal atau tegangan bolak balik masukannya turun
dari nilai spesifiknya, isi memori akan tetap terjaga.
PLC buatan Triconex, USA, yakni Trisen TS3000 bahkan mempunyai
double power supply yang berarti apabila satu PS-nya gagal,
PS kedua otomatis akan mengambil alih fungsi catu daya sistem.
Modul CPU
Modul CPU yang disebut juga modul kontroler
atau prosesor terdiri dari dua bagian:
1. Prosesor berfungsi:
-
mengoperasikan dan mengkomunikasikan modul-modul
PLC melalui bus-bus serial atau paralel yang ada.
-
Mengeksekusi program kontrol.
2. Memori, yang berfungsi:
-
Menyimpan informasi digital yang bisa
diubah dan berbentuk tabel data, register citra, atau
RLL (Relay Ladder Logic), yang merupakan program pengendali
proses.
Pada PLC tertentu kadang kita jumpai
pula beberapa prosesor sekaligus dalam satu modul, yang ditujukan untuk
mendukung keandalan sistem. Beberapa prosesor tersebut bekerja sama dengan
suatu prosedur tertentu untuk meningkatkan kinerja pengendalian. Contoh
PLC jenis ini ialah Trisen TS3000 mempunyai tiga buah prosesor dengan
sistem yang disebut Tripple Redundancy Modular.
Kapasitas memori pada PLC juga
bervariasi. Trisen TS3000, misalnya, mempunyai memori 384 Kbyte (SRAM)
untuk program pengguna dan 256 Kbyte (EPROM) untuk sistem operasinya.
Simatic S5 buatan Siemens mempunyai memori EPROM 16Kbyte dan RAM
8 Kbyte. PLC FA-3S Series mempunyai memori total
sekitar 16 Kbyte. Kapasitas memori ini tergantung penggunaannya dan seberapa
jauh Anda sebagai mengoptimalisasikan ruang memori
PLC yang Anda miliki, yang berarti pula tergantung seberapa
banyak lokasi yang diperlukan program kontrol untuk mengendalikan
plant tertentu. Program kontrol untuk pengaliran bahan bakar
dalam turbin gas tentu membutuhkan lokasi memori yang lebih banyak dibandingkan
dengan program kontrol untuk menggerakkan putaran mekanik robot pemasang
bodi mobil pada industri otomotif. Suatu modul memori tambahan bisa
juga diberikan ke sistem utama apabila kebutuhan memori memang meningkat.
Modul Program Perangkat Lunak
PLC mengenal berbagai
macam perangkat lunak, termasuk State Language,
SFC, dan bahkan C. Yang paling populer digunakan ialah RLL (Relay
Ladder Logic). Semua bahasa pemrograman tersebut
dibuat berdasarkan proses sekuensial yang terjadi dalam plant
(sistem yang dikendalikan). Semua instruksi dalam program akan dieksekusi
oleh modul CPU, dan penulisan program itu bisa dilakukan pada keadan
on line maupun off line. Jadi PLC dapat
bisa ditulisi program kontrol pada saat ia mengendalikan
proses tanpa mengganggu pengendalian yang sedang
dilakukan. Eksekusi perangkat lunak tidak akan mempengaruhi operasi I/O
yang tengah berlangsung.
Modul I/O
Modul I/O merupakan modul masukan dan
modul keluaran yang bertugas mengatur hubungan PLC dengan piranti eksternal
atau periferal yang bisa berupa suatu komputer host, saklar-saklar,
unit penggerak motor, dan berbagai macam sumber sinyal yang
terdapat dalam plant.
1. Modul masukan
2. Modul keluaran
Modul keluaran mengaktivasi berbagai
macam piranti seperti aktuator hidrolik, pneumatik, solenoid,
starter motor, dan tampilan status titik-titik periferal
yang terhubung dalam sistem. Fungsi modul keluaran lainnya
mencakup conditioning, terminasi dan juga pengisolasian sinyal-sinyal
yang ada. Proses aktivasi itu tentu saja dilakukan dengan pengiriman
sinyal-sinyal diskret dan analog yang relevan, berdasarkan watak
PLC sendiri yang merupakan piranti digital. Beberapa modul keluaran
yang lazim saat ini di antaranya:
- Tegangan DC (24, 48, 110V) atau
arus DC (4-20mA
- Tegangan AC (110, 240V) atau arus
AC (4-20mA).
- Keluaran analog (12-bit).
- Keluaran word (16-bit/paralel)
- Keluaran cerdas.
- Keluaran ASCII.
- Port komunikasi ganda.
Dengan berbagai modul di atas PLC
bekerja mengendalikan berbagai plant yang kita miliki. Mengingat
sinyal-sinyal yang ditanganinya bervariasi dan merupakan informasi yang
memerlukan pemrosesan saat itu juga, maka sistem yang kita miliki tentu
memiliki perangkat pendukung yang mampu mengolah secara real time
dan bersifat multi tasking,. Anda bayangkan bahwa pada suatu unit
pembangkit tenaga listrik misalnya, PLC Anda harus bekerja 24 jam
untuk mengukur suhu buang dan kecepatan turbin, dan kemudian mengatur bukaan
katup yang menentukan aliran bahan bakar berdasarkan informasi suhu buang
dan kecepatan di atas., agar didapatkan putaran generator yang diinginkan!
Pada saat yang sama sistem pelumasan turbin dan sistem alarm harus bekerja
baik baik di bawah pengendalian PLC! Suatu piranti sistem operasi
dan komunikasi data yang andal tentu harus kita gunakan. Teknologi cabling,
pemanfaatan serat optik, sistem operasi berbasis real time dan multi
tasking semacam Unix, dan fasilitas ekspansi yang memadai untuk jaringan
komputer merupakan hal yang lazim dalam instalasi PLC saat ini.
Sumber:
-
Robert B. Hee, A.A.S., Knowing the
Basics of PLCs-Part 1, EC &M Magazine, October 1995
-
TS3000 Planning & Installation
Guide , March 1988
-
T. senbun, F. Hanabuchi, Instrumentation
System, Fundamentals and Applications, Yokogawa electric Corp. Tokyo
1991.
-
Sumber-sumber lain.
Oleh: N.A. Widyanahar
widyan@mailcity.com
Elektronika dan Instrumentasi FMIPA UGM Yogyakarta
[Sajian Utama] [Sajian
Khusus] [Profil Elektro]
[KOMPUTER] [KOMUNIKASI]
[KENDALI] [ENERGI]
[ELEKTRONIKA] [PII
NEWS]
Please send comments, suggestions, and criticisms about ELEKTRO
INDONESIA.
Click here to send me
email.
[ Edisi Sebelumnya]
© 1996-1998 ELEKTRO
Online.
All Rights Reserved.