Istilah sistem kendali dalam teknik listrik mempunyai arti suatu peralatan atau sekelompok peralatan yang digunakan untuk mengatur fungsi kerja suatu mesin dan memetakan tingkah laku mesin tersebut sesuai dengan yang dikehendaki. Fungsi kerja mesin tersebut mencakup antara lain menjalankan (start), mengatur (regulasi), dan menghentikan suatu proses kerja. Pada umumnya, sistem kendali merupakan suatu kumpulan peralatan listrik atau elektronik, peralatan mekanik, dan peralatan lain yang menjamin stabilitas dan transisi halus serta ketepatan suatu proses kerja.
Sistem kendali mempunyai tiga unsur yaitu input, proses, dan output.
Sistem kendali mempunyai tiga unsur yaitu input, proses, dan output.
gambar unsur-unsur sistem kendali
Input pada umumnya berupa sinyal dari sebuah transduser, yaitu alat yang dapat merubah besaran fisik menjadi besaran listrik, misalnya tombol tekan, saklar batas, termostat, dan lain-lain. Transduser memberikan informasi mengenai besaran yang diukur, kemudian informasi ini diproses oleh bagian proses. Bagian proses dapat berupa rangkaian kendali yang menggunakan peralatan yang dirangkai secara listrik, atau juga berupa suatu sistem kendali yang dapat diprogram misalnya PLC.
Pemrosesan informasi (sinyal input) menghasilkan sinyal output yang selanjutnya digunakan untuk mengaktifkan aktuator (peralatan output) yang dapat berupa motor listrik, kontaktor, katup selenoid, lampu, dan sebagainya. Dengan peralatan output, besaran listrik diubah kembali menjadi besaran fisik.
Hingga akhir tahun 1970, sistem otomasi mesin dikendalikan oleh relai elektromagnet. Dengan semakin meningkatnya perkembangan teknologi, tugas-tugas pengendalian dibuat dalam bentuk pengendalian terprogram yang dapat dilakukan antara lain menggunakan PLC (Programmable Logic Controller). Dengan PLC, sinyal dari berbagai peralatan luar diinterfis sehingga fleksibel dalam mewujudkan sistem kendali. Disamping itu, kemampuannya dalam komunikasi jaringan memungkinkan penerapan yang luas dalam berbagai operasi pengendalian sistem.
Dalam sistem otomasi, PLC merupakan ‘Jantung’ sistem kendali. Dengan program yang disimpan dalam memori PLC, dalam eksekusinya, PLC dapat memonitor keadaan sistem melalui sinyal dari peralatan input, kemudian didasarkan atas logika program menentukan rangkaian aksi pengendalian peralatan output luar.
PLC dapat digunakan untuk mengendalikan tugas-tugas sederhana yang berulang-ulang, atau di-interkoneksi dengan yang lain menggunakan komputer melalui sejenis jaringan komunikasi untuk mengintegrasikan pengendalian proses yang kompleks.
Cara kerja sistem kendali PLC dapat dipahami dengan diagram blok seperti ditunjukkan pada gambar berikut
Pemrosesan informasi (sinyal input) menghasilkan sinyal output yang selanjutnya digunakan untuk mengaktifkan aktuator (peralatan output) yang dapat berupa motor listrik, kontaktor, katup selenoid, lampu, dan sebagainya. Dengan peralatan output, besaran listrik diubah kembali menjadi besaran fisik.
Hingga akhir tahun 1970, sistem otomasi mesin dikendalikan oleh relai elektromagnet. Dengan semakin meningkatnya perkembangan teknologi, tugas-tugas pengendalian dibuat dalam bentuk pengendalian terprogram yang dapat dilakukan antara lain menggunakan PLC (Programmable Logic Controller). Dengan PLC, sinyal dari berbagai peralatan luar diinterfis sehingga fleksibel dalam mewujudkan sistem kendali. Disamping itu, kemampuannya dalam komunikasi jaringan memungkinkan penerapan yang luas dalam berbagai operasi pengendalian sistem.
Dalam sistem otomasi, PLC merupakan ‘Jantung’ sistem kendali. Dengan program yang disimpan dalam memori PLC, dalam eksekusinya, PLC dapat memonitor keadaan sistem melalui sinyal dari peralatan input, kemudian didasarkan atas logika program menentukan rangkaian aksi pengendalian peralatan output luar.
PLC dapat digunakan untuk mengendalikan tugas-tugas sederhana yang berulang-ulang, atau di-interkoneksi dengan yang lain menggunakan komputer melalui sejenis jaringan komunikasi untuk mengintegrasikan pengendalian proses yang kompleks.
Cara kerja sistem kendali PLC dapat dipahami dengan diagram blok seperti ditunjukkan pada gambar berikut
Dari gambar terlihat bahwa komponen sistem kendali PLC terdiri atas PLC, peralatan input, peralatan output, peralatan penunjang, dan catu daya. Penjelasan masing-masing komponen sebagai berikut:
1. PLC PLC terdiri atas CPU (Central Processing Unit), memori, modul interface input dan output program kendali disimpan dalam memori program. Program mengendalikan PLC sehingga saat sinyal input dari peralatan input ON, timbul respon yang sesuai. Respon ini umumnya meng-ON-kan sinyal output pada peralatan output.
CPU adalah mikroprosesor yang mengkordinasikan kerja sistem PLC. Ia mengeksekusi program, memproses sinyal input/ output, dan mengkomunikasikan dengan peralatan luar.
Memori adalah daerah yang menyimpan sistem operasi dan data pemakai. Sistem operasi sesungguhnya software sistem yang mengkordinasikan PLC. Program kendali disimpan dalam memori pemakai.
Ada dua jenis memori yaitu: ROM (Read Only Memory) dan RAM (Random Access Memory). ROM adalah memori yang hanya dapat diprogram sekali. Penyimpanan program dalam ROM bersifat permanen, maka ia digunakan untuk menyimpan sistem operasi. Ada sejenis ROM, yaitu EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) yang isinya dapat dihapus dengan cara menyinari menggunakan sinar ultraviolet dan kemudian diisi program ulang menggunakan PROM Writer.
Interface adalah modul rangkaian yang digunakan untuk menyesuaikan sinyal pada peralatan luar. Interface input menyesuaikan sinyal dari peralatan input dengan sinyal yang dibutuhkan untuk operasi sistem. Interface output menyesuaikan sinyal dari PLC dengan sinyal untuk mengendalikan peralatan output.
CPU adalah mikroprosesor yang mengkordinasikan kerja sistem PLC. Ia mengeksekusi program, memproses sinyal input/ output, dan mengkomunikasikan dengan peralatan luar.
Memori adalah daerah yang menyimpan sistem operasi dan data pemakai. Sistem operasi sesungguhnya software sistem yang mengkordinasikan PLC. Program kendali disimpan dalam memori pemakai.
Ada dua jenis memori yaitu: ROM (Read Only Memory) dan RAM (Random Access Memory). ROM adalah memori yang hanya dapat diprogram sekali. Penyimpanan program dalam ROM bersifat permanen, maka ia digunakan untuk menyimpan sistem operasi. Ada sejenis ROM, yaitu EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) yang isinya dapat dihapus dengan cara menyinari menggunakan sinar ultraviolet dan kemudian diisi program ulang menggunakan PROM Writer.
Interface adalah modul rangkaian yang digunakan untuk menyesuaikan sinyal pada peralatan luar. Interface input menyesuaikan sinyal dari peralatan input dengan sinyal yang dibutuhkan untuk operasi sistem. Interface output menyesuaikan sinyal dari PLC dengan sinyal untuk mengendalikan peralatan output.
2. Peralatan Input
Peralatan input adalah yang memberikan sinyal kepada PLC dan selanjutnya PLC memproses sinyal tersebut untuk mengendalikan peralatan output. Peralatan input itu antara lain:
- Berbagai jenis saklar, misalnya tombol, saklar togel, saklar batas, saklar level, saklar tekan, saklar proximity.
- Berbagai jenis sensor, misalnya sensor cahaya, sensor suhu, sensor level.
- Rotary encoder
3. Peralatan Output
Sistem otomasi tidak lengkap tanpa ada peralatan output yang dikendalikan. Peralatan output itu misalnya:
- Kontaktor
- Motor listrik
- Lampu
- Buzer
4. Peralatan Penunjang
Peralatan penunjang adalah peralatan yang digunakan dalam sistem kendali PLC, tetapi bukan merupakan bagian dari sistem secara nyata. Maksudnya, peralatan ini digunakan untuk keperluan tertentu yang tidak berkait dengan aktifitas pegendalian. Peralatan penunjang itu, antara lain :
- Berbagai jenis alat pemrogram, yaitu komputer, software ladder, konsol pemprogram, programmable terminal, dan sebagainya.
- Berbagai software ladder, yaitu: SSS, LSS, Syswin, dan CX Programmer.
- Berbagai jenis memori luar, yaitu: disket, CD , flash disk.
- Berbagai alat pencetak dalam sistem komputer, misalnya printer, plotter.
5. Catu Daya
PLC adalah sebuah peralatan digital dan setiap peralatan digital membutuhkan catu daya DC. Catu daya ini dapat dicatu dari luar, atau dari dalam PLC itu sendiri. PLC tipe modular membutuhkan catu daya dari luar, sedangkan pada PLC tipe compact catu daya tersedia pada unit.
Terminal CPU
Penjelasan Komponen
1. Terminal input catu daya
Hubungkan catu daya (100 s.d 240 VAC atau 24 VDC) ke terminal ini
2. Terminal Ground Fungsional
Pastikan untuk membumikan terminal ini (hanya untuk PLC tipe AC) untuk meningkatkan kekebalan terhadap derau (noise) dan mengurangi resiko kejutan listrik
3. Terminal Ground Pengaman
Pastikan untuk membumikan terminal ini untuk mengurangi resiko kejutan listrik
4. Terminal catu daya luar
PLC tertentu, misalnya CPM2A dilengkapi dengan terminal output catu daya 24 VDC untuk mencatu daya peralatan input
5. Terminal input
Sambunglah peralatan input luar ke terminal input ini
6. Terminal Output
Sambunglah peralatan output luar ke terminal output ini
7. Indikator status PLC
Indikator ini menunjukkan status operasi PLC, seperti ditunjukkan pada tabel berikut ini:
Hubungkan catu daya (100 s.d 240 VAC atau 24 VDC) ke terminal ini
2. Terminal Ground Fungsional
Pastikan untuk membumikan terminal ini (hanya untuk PLC tipe AC) untuk meningkatkan kekebalan terhadap derau (noise) dan mengurangi resiko kejutan listrik
3. Terminal Ground Pengaman
Pastikan untuk membumikan terminal ini untuk mengurangi resiko kejutan listrik
4. Terminal catu daya luar
PLC tertentu, misalnya CPM2A dilengkapi dengan terminal output catu daya 24 VDC untuk mencatu daya peralatan input
5. Terminal input
Sambunglah peralatan input luar ke terminal input ini
6. Terminal Output
Sambunglah peralatan output luar ke terminal output ini
7. Indikator status PLC
Indikator ini menunjukkan status operasi PLC, seperti ditunjukkan pada tabel berikut ini:
8. Indikator input
Indikator input menyala saat terminal input yang sesuai ON. Indikator input menyala selama refreshing input/output
9. Indikator output
Indikator output menyala saat terminal output yang sesuai ON
10. Analog Control
Putarlah control ini untuk setting analog (0 s.d 200) pada IR 250 dan IR 251
11. Port peripheral
Sambungan PLC ke peralatan pemrogram: Konsol Pemrogram, atau komputer
12. Port RS 232CIndikator input menyala saat terminal input yang sesuai ON. Indikator input menyala selama refreshing input/output
9. Indikator output
Indikator output menyala saat terminal output yang sesuai ON
10. Analog Control
Putarlah control ini untuk setting analog (0 s.d 200) pada IR 250 dan IR 251
11. Port peripheral
Sambungan PLC ke peralatan pemrogram: Konsol Pemrogram, atau komputer
Sambungan PLC ke peralatan pemrogram: Konsol Pemrogram, komputer, atau Programmable Terminal
13. Saklar komunikasi
Saklar ini untuk memilih apakah port peripheral atau port RS-232C akan menggunakan setting komunikasi pada PC Setup atau setting standar
14. Batere
Batere ini mem-back-up memori pada unit PLC
15. Konektor ekspansi
Tempat sambungan PLC ke unit I/O ekspansi atau unit ekspansi (unit I/O analog, unit sensor suhu)
Saklar ini untuk memilih apakah port peripheral atau port RS-232C akan menggunakan setting komunikasi pada PC Setup atau setting standar
14. Batere
Batere ini mem-back-up memori pada unit PLC
15. Konektor ekspansi
Tempat sambungan PLC ke unit I/O ekspansi atau unit ekspansi (unit I/O analog, unit sensor suhu)
Perbandingan Sistem Kendali Elektromagnet dan PLC
Pada sistem kendali relay elektromagnetik (kontaktor), semua pengawatan ditempatkan dalam sebuah panel kendali. Dalam beberapa kasus panel kendali terlalu besar sehingga memakan banyak ruang (tempat). Tiap sambungan dalam logika relay harus disambung. Jika pengawatan tidak sempurna, maka akan terjadi kesalahan sistem kendali. Untuk melacak kesalahan ini, perlu waktu cukup lama. Pada umumnya, kontaktor memiliki jumlah kontak terbatas. Dan jika diperlukan modifikasi, mesin harus diistirahatkan, dan lagi boleh jadi ruangan tidak tersedia serta pengawatan harus dilacak untuk mengakomodasi perubahan. Jadi, panel kendali hanya cocok untuk proses yang sangat khusus. Ia tidak dapat dimodifikasi menjadi sistem yang baru dengan segera. Dengan kata lain, panel kendali elektromagnetik tidak fleksibel.
Dari uraian di atas, dapat disimpulkan adanya kelemahan sistem kendali relay elektromagnetik sebagai berikut:
Dari uraian di atas, dapat disimpulkan adanya kelemahan sistem kendali relay elektromagnetik sebagai berikut:
- Terlalu banyak pengawatan panel
- Modifikasi sistem kendali sulit dilakukan
- Pelacakan gangguan sistem kendali sulit dilakukan
- Jika terjadi gangguan mesin harus diistirahatkan untuk melacak kesalahan sistem
Keunggulan Sistem Kendali PLC
Sistem kendali PLC memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan sistem kendali elektromagnetik sebagai berikut:
- Pengawatan sistem kendali PLC lebih sedikit
- Modifikasi sistem kendali dapat dengan mudah dilakukan dengan cara mengganti program kendali tanpa merubah pengawatan sejauh tidak ada tambahan peralatan input/output
- Tidak diperlukan komponen kendali seperti timer dan hanya diperlukan sedikit kontaktor sebagai penghubung peralatan output ke sumber tenaga listrik
- Kecepatan operasi sistem kendali PLC sangat cepat sehingga produktivitas meningkat
- Biaya pembangunan sistem kendali PLC lebih murah dalam kasus fungsi kendalinya sangat rumit dan jumlah peralatan input/outputnya sangat banyak
- Sistem kendali PLC lebih andal
- Program kendali PLC dapat dicetak dengan cepat
