PLC

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:

1. Modul Catu daya.
2. Modul CPU.
3. Modul Perangkat Lunak.
4. 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:

1. Prosesor
2. 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.

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.