Mengenal Sistem Kontrol Industri Berbasis PLC dan Sejarah PLC
Kata kontrol atau kendali sering kita dengar dalam pembicaraan sehari-hari. Kata kontrol/kendali disini bisa diartikan "mengatur", Dan jika kita persempit lagi arti pemakaian kata kontrol dalam teknik elektronika yaitu, sebuah peralatan atau suatu kelompok peralatan yang dipakai untuk mengatur fungsi sebuah mesin. Juga untuk menetapkan langkah kerja mesin tersebut sesuai dengan yang diinginkan.
Sistem yang memiliki kemampuan untuk melakukan start, mengatur dan menghentikan sebuah proses untuk menghasilkan output sesuai dengan yang diinginkan disebut "Sistem Kontrol". Dan pada umumnya sebuah sistem kontrol adalah merupakan sebuah kumpulan peralatan elektrik / elektronik, peralatan mekanik, atau peralatan elektro lainnya Yang dipakai untuk menghasilkan atau menjamin stabilitas, transisi yang halus serta akurasi yang baik dalam sebuah proses.
Setiap sistem kontrol mempunyai tiga element pokok, yaitu: input, proses, dan output.
Pada umumnya input berasal dari transduser, Transduser adalah sebuah alat yang bisa merubah kuantitas fisik menjadi signal listrik. Beberapa contoh dari transduser diantaranya bisa berupa: sakelar batas, tombol tekan, straingages, termostat, dsb.
Transduser ini kemudian mengirimkan sebuah informasi proses kerja didalam sistem kontrol yang bisa berupa, rangkaian kontrol dengan memakai peralatan kontrol yang dirangkai secara listrik. Dan ada juga yang memakai peralatan kontrol dengan sistem pemrograman yang bisa diperbaharui atau lebih sering disebut dengan nama PLC (Programmable Logic Controller).
Pada kontrol dengan sistem pemrograman yang bisa diperbaharui, program kontrol akan disimpan dalam sebuah unit memori. Dan memungkinkan untuk bisa merubah program yang telah ditulis sebelumnya, yaitu dengan cara melakukan pemrograman ulang sesuai dengan yang diinginkan.
Tugas dari bagian proses yaitu memproses data yang berasal dari input dan kemudian sebagai hasilnya adalah berupa respon (output) signal yang berasal dari bagian proses ini berupa signal listrik yang selanjutnya digunakan untuk mengaktifkan peralatan output seperti: lampu, solenoid, katup, motor, dsb. Dengan memakai peralatan output ini kita bisa merubah besaran kuantitas listrik kedalam kuantitas fisik.
Bedford Associate (bedford,MA) memberikan usulan yang diberi nama MODICON atau ( Modular Digital Controller) untuk perusahaan-perusahaan mobil di Amerika. Sedangkan perusahaan lain mengajukan sistem berbasis komputer dengan nama (PDP-8). kemudian MODICON 084 adalah PLC pertama kali didunia yang dipakai pada produk komersil.
Ketika kebutuhan akan produksi industri meningkat dan berubah, maka demikian juga dengan sistem kontrolnya akan ikut berubah. Hal tersebut menjadi sangat mahal bila perubahannya terlalu sering. Karena relai merupakan peralatan mekanik, maka, tentu saja, mempunyai masa pemakaian atau umur hidup yang terbatas, yang akhirnya membutuhkan perawatan yang lebih ketat.
Pelacakan kesalahan atau kerusakan menjadi cukup membosankan bila banyak relai yang dipakai bayangkan saja sebuah panel kontrol yang dilengkapi dengan monitor ratusan hingga ribuan relai yang ada pada sistem kontrol tersebut.
Bagaimana kompleks-nya melakukan pengkabelan pada relai-relai tersebut. Dengan begitu sebuah "pengontrol baru" selanjutnya harus memudahkan para teknisi peralatan dan teknisi lapangan melakukan pemrograman.
Umur alat juga harus menjadi lebih panjang dan program proses bisa dimodifikasi atau dirubah dengan lebih mudah. Serta harus bisa bertahan dalam lingkungan industri yang keras. Solusinya? Pemakaian teknik pemrograman yang sering kali dipakai "masalah pada kebiasaan" Dan mengganti bagian-bagian mekanik dengan teknologi solid-state (IC atau mikro elektronika atau sejenisnya)
Pada pertengahan tahun 1970-an, teknologi PLC yang paling dominan adalah sekuenser mesin-kondisi dan CPU berbasis bit-slice.
Prosesor AMD 2901 dan 2903 cukup populer dipakai dalam MODICON dan PLC A-B. Mikroprosesor konvensional pada saat itu kekurangan daya dalam menyelesaikan secara cepat logika PLC untuk semua PLC, kecuali pada PLC kecil.
Setelah mikroprosesor konvensional mengalami pengembangan dan perbaikan, PLC yang besar-besar mulai banyak memakai-nya. Bagaimanapun juga, sampai sekarang ini ada yang masih berbasis pada AMD 2903.
Kemampuan interkoneksi pada PLC baru dimulai pada sekitar awal tahun 1973. Dengan sistem yang pertama yaitu Modbus-nya MODICON. Dengan begitu PLC dapat berkomunikasi dengan PLC yang lain dan dapat ditempatkan lebih jauh dari lokasi mesin sesungguhnya yang dikontrol.
Sekarang kemampuan komunikasi ini bisa dipakai untuk mengirimkan dan menerima berbagai macam tegangan untuk membolehkan dunia analog ikut terlibat. Sayangnya, kurangnya standarisasi membuat komunikasi PLC menjadi kendala untuk protokol-protokol dan jaringan-jaringan yang tidak kompatibel. Namun bagaimanapun juga, pada waktu itu merupakan tahun yang hebat untuk PLC.
Pada sekitar tahun 1980-an dilakukan usaha untuk menstandarisasi komunikasi dengan protokol otomasi pabrik yang dimiliki General Motor (general motor's Manufacturring Automation Protocol (MAP)). Yang juga merupakan saat untuk memperkecil ukuran sebuah PLC dan pembuatan perangkat lunak pemrograman. Dengan memakai pemgromaman simbolik dari komputer PC daripada pemakaian pemrogram genggam (handled programmer) atau terminal pemrogram.
Saat ini PLC terkecil seukuran dengan sebuah kontrol relai tunggal (seperti produk ZEN Programmable Relai dari Omron). Sekitar tahun 1990 dilakukan reduksi protokol baru dan modernisasi lapisan fisik dari protokol-protokol populer yang bertahan pada tahun 1980-an.
Sekarang banyak ditemui PLC-PLC yang diprogram dalam diagram fungsi blok, daftar instruksi, C dan teks terstruktur pada waktu bersamaan.
Sistem yang terotomasi dapat berupa sebuah mesin atau sebuah proses yang selanjutnya disebut sebagai sistem kontrol proses.
Fungsi dari sistem kontrol proses tersebut secara terus-menerus akan menganalisa signal-signal yang berasal dari piranti- piranti input (sensor) Dan tanggapanya akan berupa sebuah signal yang diberikan ke piranti output eksternal yang secara langsung akan mengontrol bagaimana suatu sistem bekerja atau beroperasi.
Kedua, Anda harus menentukan semua input dan output yang akan dihubungkan ke PLC; Piranti input bisa berupa sakelar, sensor dan lain sebagainya. Sedangkan piranti output bisa berupa solenoida, kran elektromagnet, motor, relai, starter magnet. Begitu juga dengan instrumen lain yang dapat menghasilkan suara atau cahaya (lampu) dan lain sebagainya.
Setelah menentukan kebutuhan semua piranti input dan output kemudian menentukan pemakaian jalur-jalur input dan output pada PLC untuk piranti-piranti input dan output yang sudah ditentukan tadi.
Ketiga, membuat program yang lebih dikenal dengan diagram tangga (untuk PLC) sesuai dengan jalannya proses yang diinginkan. Dalam hal ini dapat memakai terminal konsol yang langsung berhubungan dengan PLC yang bersangkutan.
Atau bisa juga melalui komputer PC yang mempunyai saluran komunikasi yang dibutuhkan untuk mentransfer program dari komputer PC ke PLC maupun sebaliknya.
Keempat, program akan disimpan ke dalam PLC; Baik dilakukan secara langsung melalui terminal konsol ataupun melalui komputer PC.
Perhatikan blok diagram, pada sistem kontrol loop terbuka di sini tidak ada informasi yang diberikan ke peralatan kontrol yang berasal dari peralatan output (variabel yang dikontrol). Sehingga tidak bisa diketahui dengan pasti apakah output yang dituju sesuai dengan yang diinginkan atau tidak. Terutama jika terjadi gangguan dari luar yang bisa mempengaruhi output. Oleh karena itu pada sistem ini mungkin akan terjadi kesalahan yang cukup besar, karena tidak adanya koreksi.
Komparator ini bisa berupa peralatan mekanik, listrik/elektronik, atau pneumatik. Pada alat komparator ini antara kuantitas referensi dengan signal sensor yang berasal dari variabel yang dikontrol dibandingkan, kemudian sebagai hasilnya yaitu sebuah signal kesalahan. Signal kesalahan ini hasilnya bisa positif atau negatif, secara matematis signal kesalahan ini seperti ditunjukan pada persamaan dibawah ini.
Error = Nilai dari hasil pengukuran variabel yang dikontrol - set point
Jika kita perhatikan gambar blok diagram, maka pada blok peralatan kontrol bisa berupa peralatan yang bisa bekerja secara mekanik, listrik/elektronik, ataupun pneumatik. Yang mana pada blok tersebut menerima signal kesalahan dan menghasilkan signal output yang selanjutnya diberikan pada bagian proses untuk memperbaiki kesalahan sampai hasil atau produk benar-benar sesuai dengan yang diinginkan atau kesalahan sama dengan nol.
Demikian mekanisme sistem kontrol tertutup, dan mekanisme tersebut bekerja secara terus-menerus atau (berkelanjutan).
Sistem yang memiliki kemampuan untuk melakukan start, mengatur dan menghentikan sebuah proses untuk menghasilkan output sesuai dengan yang diinginkan disebut "Sistem Kontrol". Dan pada umumnya sebuah sistem kontrol adalah merupakan sebuah kumpulan peralatan elektrik / elektronik, peralatan mekanik, atau peralatan elektro lainnya Yang dipakai untuk menghasilkan atau menjamin stabilitas, transisi yang halus serta akurasi yang baik dalam sebuah proses.
Setiap sistem kontrol mempunyai tiga element pokok, yaitu: input, proses, dan output.
Pada umumnya input berasal dari transduser, Transduser adalah sebuah alat yang bisa merubah kuantitas fisik menjadi signal listrik. Beberapa contoh dari transduser diantaranya bisa berupa: sakelar batas, tombol tekan, straingages, termostat, dsb.
Transduser ini kemudian mengirimkan sebuah informasi proses kerja didalam sistem kontrol yang bisa berupa, rangkaian kontrol dengan memakai peralatan kontrol yang dirangkai secara listrik. Dan ada juga yang memakai peralatan kontrol dengan sistem pemrograman yang bisa diperbaharui atau lebih sering disebut dengan nama PLC (Programmable Logic Controller).
Pada kontrol dengan sistem pemrograman yang bisa diperbaharui, program kontrol akan disimpan dalam sebuah unit memori. Dan memungkinkan untuk bisa merubah program yang telah ditulis sebelumnya, yaitu dengan cara melakukan pemrograman ulang sesuai dengan yang diinginkan.
Tugas dari bagian proses yaitu memproses data yang berasal dari input dan kemudian sebagai hasilnya adalah berupa respon (output) signal yang berasal dari bagian proses ini berupa signal listrik yang selanjutnya digunakan untuk mengaktifkan peralatan output seperti: lampu, solenoid, katup, motor, dsb. Dengan memakai peralatan output ini kita bisa merubah besaran kuantitas listrik kedalam kuantitas fisik.
A. SEJARAH PLC
PLC (Programmable Logic Controller) pertama kali diperkenalkan pada tahun 1954-an. Alasan utama pembuatan PLC adalah untuk mengurangi beban ongkos peralatan dan penggantian sistem kontrol mesin berbasis relai.Bedford Associate (bedford,MA) memberikan usulan yang diberi nama MODICON atau ( Modular Digital Controller) untuk perusahaan-perusahaan mobil di Amerika. Sedangkan perusahaan lain mengajukan sistem berbasis komputer dengan nama (PDP-8). kemudian MODICON 084 adalah PLC pertama kali didunia yang dipakai pada produk komersil.
Ketika kebutuhan akan produksi industri meningkat dan berubah, maka demikian juga dengan sistem kontrolnya akan ikut berubah. Hal tersebut menjadi sangat mahal bila perubahannya terlalu sering. Karena relai merupakan peralatan mekanik, maka, tentu saja, mempunyai masa pemakaian atau umur hidup yang terbatas, yang akhirnya membutuhkan perawatan yang lebih ketat.
Pelacakan kesalahan atau kerusakan menjadi cukup membosankan bila banyak relai yang dipakai bayangkan saja sebuah panel kontrol yang dilengkapi dengan monitor ratusan hingga ribuan relai yang ada pada sistem kontrol tersebut.
Bagaimana kompleks-nya melakukan pengkabelan pada relai-relai tersebut. Dengan begitu sebuah "pengontrol baru" selanjutnya harus memudahkan para teknisi peralatan dan teknisi lapangan melakukan pemrograman.
Umur alat juga harus menjadi lebih panjang dan program proses bisa dimodifikasi atau dirubah dengan lebih mudah. Serta harus bisa bertahan dalam lingkungan industri yang keras. Solusinya? Pemakaian teknik pemrograman yang sering kali dipakai "masalah pada kebiasaan" Dan mengganti bagian-bagian mekanik dengan teknologi solid-state (IC atau mikro elektronika atau sejenisnya)
Pada pertengahan tahun 1970-an, teknologi PLC yang paling dominan adalah sekuenser mesin-kondisi dan CPU berbasis bit-slice.
Prosesor AMD 2901 dan 2903 cukup populer dipakai dalam MODICON dan PLC A-B. Mikroprosesor konvensional pada saat itu kekurangan daya dalam menyelesaikan secara cepat logika PLC untuk semua PLC, kecuali pada PLC kecil.
Setelah mikroprosesor konvensional mengalami pengembangan dan perbaikan, PLC yang besar-besar mulai banyak memakai-nya. Bagaimanapun juga, sampai sekarang ini ada yang masih berbasis pada AMD 2903.
Kemampuan interkoneksi pada PLC baru dimulai pada sekitar awal tahun 1973. Dengan sistem yang pertama yaitu Modbus-nya MODICON. Dengan begitu PLC dapat berkomunikasi dengan PLC yang lain dan dapat ditempatkan lebih jauh dari lokasi mesin sesungguhnya yang dikontrol.
Sekarang kemampuan komunikasi ini bisa dipakai untuk mengirimkan dan menerima berbagai macam tegangan untuk membolehkan dunia analog ikut terlibat. Sayangnya, kurangnya standarisasi membuat komunikasi PLC menjadi kendala untuk protokol-protokol dan jaringan-jaringan yang tidak kompatibel. Namun bagaimanapun juga, pada waktu itu merupakan tahun yang hebat untuk PLC.
Pada sekitar tahun 1980-an dilakukan usaha untuk menstandarisasi komunikasi dengan protokol otomasi pabrik yang dimiliki General Motor (general motor's Manufacturring Automation Protocol (MAP)). Yang juga merupakan saat untuk memperkecil ukuran sebuah PLC dan pembuatan perangkat lunak pemrograman. Dengan memakai pemgromaman simbolik dari komputer PC daripada pemakaian pemrogram genggam (handled programmer) atau terminal pemrogram.
Saat ini PLC terkecil seukuran dengan sebuah kontrol relai tunggal (seperti produk ZEN Programmable Relai dari Omron). Sekitar tahun 1990 dilakukan reduksi protokol baru dan modernisasi lapisan fisik dari protokol-protokol populer yang bertahan pada tahun 1980-an.
Sekarang banyak ditemui PLC-PLC yang diprogram dalam diagram fungsi blok, daftar instruksi, C dan teks terstruktur pada waktu bersamaan.
B. Pendekatan Sistematik Dalam Perancangan Sistem Kontrol Proses (PLC)
Pertama, Anda harus memilih sebuah instrumen atau sistem yang akan dikontrol;Sistem yang terotomasi dapat berupa sebuah mesin atau sebuah proses yang selanjutnya disebut sebagai sistem kontrol proses.
Fungsi dari sistem kontrol proses tersebut secara terus-menerus akan menganalisa signal-signal yang berasal dari piranti- piranti input (sensor) Dan tanggapanya akan berupa sebuah signal yang diberikan ke piranti output eksternal yang secara langsung akan mengontrol bagaimana suatu sistem bekerja atau beroperasi.
Kedua, Anda harus menentukan semua input dan output yang akan dihubungkan ke PLC; Piranti input bisa berupa sakelar, sensor dan lain sebagainya. Sedangkan piranti output bisa berupa solenoida, kran elektromagnet, motor, relai, starter magnet. Begitu juga dengan instrumen lain yang dapat menghasilkan suara atau cahaya (lampu) dan lain sebagainya.
Setelah menentukan kebutuhan semua piranti input dan output kemudian menentukan pemakaian jalur-jalur input dan output pada PLC untuk piranti-piranti input dan output yang sudah ditentukan tadi.
Ketiga, membuat program yang lebih dikenal dengan diagram tangga (untuk PLC) sesuai dengan jalannya proses yang diinginkan. Dalam hal ini dapat memakai terminal konsol yang langsung berhubungan dengan PLC yang bersangkutan.
Atau bisa juga melalui komputer PC yang mempunyai saluran komunikasi yang dibutuhkan untuk mentransfer program dari komputer PC ke PLC maupun sebaliknya.
Keempat, program akan disimpan ke dalam PLC; Baik dilakukan secara langsung melalui terminal konsol ataupun melalui komputer PC.
1. Sistem Kontrol Loop Terbuka
Sistem kontrol loop terbuka adalah sebuah proses dalam suatu sistem yang mana variabel input akan berpengaruh pada output yang akan dihasilkan. Gambar dibawah ini menunjukan sebuah blok diagram dari sistem loop terbuka, yang mungkin bisa membantu anda untuk lebih mudah dalam memahami sistem kontrol tersebut.Perhatikan blok diagram, pada sistem kontrol loop terbuka di sini tidak ada informasi yang diberikan ke peralatan kontrol yang berasal dari peralatan output (variabel yang dikontrol). Sehingga tidak bisa diketahui dengan pasti apakah output yang dituju sesuai dengan yang diinginkan atau tidak. Terutama jika terjadi gangguan dari luar yang bisa mempengaruhi output. Oleh karena itu pada sistem ini mungkin akan terjadi kesalahan yang cukup besar, karena tidak adanya koreksi.
2. Sistem Kontrol Loop Tertutup
Sistem kontrol loop tertutup adalah sebuah proses di mana variabel yang akan dikontrol secara terus menerus di sensor lalu dibandingkan dengan kuantitas referensi. Adapun variabel yang dikontrol ini bisa berupa hasil pengukuran seperti misalnya pengukuran kelembaban, temperatur, kecepatan putaran, posisi mekanik, dsb. Kemudian hasil pengukuran tersebut diumpan balikan ke pembanding (komparator).Komparator ini bisa berupa peralatan mekanik, listrik/elektronik, atau pneumatik. Pada alat komparator ini antara kuantitas referensi dengan signal sensor yang berasal dari variabel yang dikontrol dibandingkan, kemudian sebagai hasilnya yaitu sebuah signal kesalahan. Signal kesalahan ini hasilnya bisa positif atau negatif, secara matematis signal kesalahan ini seperti ditunjukan pada persamaan dibawah ini.
Jika kita perhatikan gambar blok diagram, maka pada blok peralatan kontrol bisa berupa peralatan yang bisa bekerja secara mekanik, listrik/elektronik, ataupun pneumatik. Yang mana pada blok tersebut menerima signal kesalahan dan menghasilkan signal output yang selanjutnya diberikan pada bagian proses untuk memperbaiki kesalahan sampai hasil atau produk benar-benar sesuai dengan yang diinginkan atau kesalahan sama dengan nol.
Demikian mekanisme sistem kontrol tertutup, dan mekanisme tersebut bekerja secara terus-menerus atau (berkelanjutan).