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 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:
- Prosesor
- Memori
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
Modul masukan berfungsi untuk menerima sinyal
dari unit pengindera periferal, dan memberikan pengaturan sinyal, terminasi,
isolasi, maupun indikator keadaan sinyal masukan. Sinyal-sinyal
dari piranti periferal akan di-scan dan keadaannya akan dikomunikasikan
melalui modul antarmuka dalam PLC.
Beberapa
jenis modul masukan di antaranya:
- Tegangan masukan DC (110, 220,
14, 24, 48, 15-30V) atau arus C(4-20mA).
- Tegangan AC ((110, 240, 24, 48V) atau arus
AC (4-20mA).
- Masukan TTL (3-15V).
- Masukan analog (12 bit).
- Masukan word (16-bit/paralel).
- Masukan termokopel.
- Detektor suhu resistansi (RTD).
- Relay arus tinggi.
- Relay arus rendah.
- Masukan latching (24VDC/110VAC).
- Masukan terisolasi (24VDC/85-132VAC).
- Masukan cerdas (mengandung mikroprosesor).
- Masukan pemosisian (positioning).
- Masukan PID (proporsional, turunan, dan integral).
- Pulsa kecepatan tinggi.
- Dll.
- Masukan TTL (3-15V).
- Masukan analog (12 bit).
- Masukan word (16-bit/paralel).
- Masukan termokopel.
- Detektor suhu resistansi (RTD).
- Relay arus tinggi.
- Relay arus rendah.
- Masukan latching (24VDC/110VAC).
- Masukan terisolasi (24VDC/85-132VAC).
- Masukan cerdas (mengandung mikroprosesor).
- Masukan pemosisian (positioning).
- Masukan PID (proporsional, turunan, dan integral).
- Pulsa kecepatan tinggi.
- Dll.
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.
- 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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar