Ringkasan Dasar-dasar Pemrograman Ladder, Penglamatan dan Akses Digital I/O Pada PLC beserta Fungsinya

   Selamat Malam Sahabat SITROTIS (Sistem Kontrol Otomatis) Blog. Bagaimana kabarnya? Semoga saja baik. Kapan lalu penulis sudah membahas tentang dasar PLC. Kalau membahas PLC kalau tanpa membahas pemrograman ladder sepertinya aneh banget ya. Maka dari itu penulis akan bahas dasar-dasar pemrograman ladder secara singkat dan gamblang.

Gambar 1. Tampilan Aplikasi Dan Program Ladder PLC Siemens

(Sumber: dir indiamart)

       Untuk pembahasan lengkap tentang PLC bisa baca "Di Sini".

    Hardware yang di gunakan adalah PLC Siemens CPU1215C AC/DC/Relay .PLC Siemens CPU1215C merupakan salah satu tipe PLC Siemens seri CPU1200 yang merupakan lini low budget PLC dari Siemens. CPU1215C sendiri terbagi menjadi tiga varian berdasarkan jenis power supply yang dibutuhkan serta jenis masukan (input) dan keluaran (output) digitalnya. Ketiga varian CPU1215C sebagai berikut:

• CPU1215C AC/DC/Relay membutuhkan power supply AC (220 VAC), masukan digital tipe DC dan keluaran digital relay
• CPU1215C DC/DC/Relay membutuhkan power supply DC (24 VDC), masukan digital tipe DC dan keluaran digital relay
• CPU1215C DC/DC/DC membutuhkan power supply DC (24 VDC), masukan digital tipe DC dan keluaran digital tegangan DC 

Diagram pengkabelan PLC CPU1215C AC/DC/Relay dapat dilihat pada Gambar di bawah ini.

 Gambar 2. PLC CPU1215C AC/DC/Relay

     Keterangan pada Gambar 2. nomor (1) menunjukkan power supply internal bertegangan 24 VDC yang dapat dimanfaatkan untuk memberikan daya ke sensor. Sebagai tambahan kekebalan terhadap noise, hubungkan “M” dengan ground meskipun jika power supply ini tidak digunakan. Nomor (2) menunjukkan konfigurasi masukan digital PLC supaya bersifat sinking ataukah sourcing. Jika diinginkan masukan digital PLC tipe sinking maka hubungkan 1M dengan “-“ (atau M jika sumber daya yang dipakai adalah sumber daya internal) sedangkan untuk masukan tipe sourcing, hubungkan 1M dengan “+” (atau L+ jika sumber daya yang dipakai adalah sumber daya internal).
Terminal-terminal (konektor) yang dimiliki oleh PLC CPU1215C AC/DC/Relay ditunjukkan oleh Tabel 1 di bawah ini.

Tabel 1. Terminal-terminal PLC CPU1215C AC/DC/Relay

1. Pengalamatan I/O

    Berdasarkan pada Tabel 1. CPU1215C AC/DC/Relay memiliki masukan digital sebanyak 14 buah dan keluaran digital (relai) sebanyak 10 buah. Selain itu, PLC ini memiliki masukan dan keluaran analog sebanyak masing-masing dua buah. Pengalamatan (addressing) masukan dan keluaran tersebut dilakukan ketika diperlukan akses I/O oleh program.

     Berikut contoh pengalamatan masukan digital: %I 0.4

•  %I menunjukkan tipe alamat untuk masukan (Input)
•  0 merupakan alamat dalam byte (masukan seluruh channel)
•  4 merupakan alamat dalam bit (masukan individual)
• Antara alamat byte dan alamat bit selalu dipisahkan oleh tanda titik
•  Pada alamat bit 4, menunjukkan masukan ke-5 karena alamat bit dimulai dari nol

     Berikut contoh pengalamatan keluaran digital: %Q 0.1

•  %Q menunjukkan tipe alamat untuk keluaran (Output)
• 0 merupakan alamat dalam byte (keluaran seluruh channel)
• 1 merupakan alamat dalam bit (keluaran individual)
•  Antara alamat byte dan alamat bit selalu dipisahkan oleh tanda titik
• Pada alamat bit 1, menunjukkan keluaran ke-2 karena alamat bit dimulai dari nol

2. Bagaimana PLC memproses program

     Program pada PLC diproses mengikuti siklus dengan urutan sebagai berikut:

• Pertama, status hasil pemrosesan keluaran (output process image = PIQ) dikirim ke masing-masing keluaran, mengakibatkan keluaran relai tertutup atau terbuka.
• Prosesor memeriksa seluruh kondisi masukan (High atau Low), hasilnya disimpan dalam sebuah input process image (PII).
• Prosesor memproses program yang tersimpan di memori. Kemugkinan selain membaca status masukan, prosesor juga membaca area memori internal dan flag. Hasil pemrosesan ini jika mengubah status keluaran sebelumnya maka status keluaran akan diperbarui.
• Selanjutnya, tugas-tugas internal seperti diagnostik, komunikasi (misalnya dengan HMI) akan dikerjakan oleh prosesor.
• Proses ini berlanjut mengulang langkah pertama. 

     Program PLC dituliskan dalam bentuk diagram tangga (ladder diagram atau LAD), bisa juga dituliskan dalam bentuk sintaks-sintaks atau sering disebut pemrograman STL (statement list) dan bentuk lainnya yaitu ditulis dalam blok-blok fungsional (FBD).
     Program PLC Siemens tersusun atas blok-blok. Diagram tangga dituliskan didalam blok-blok tersebut. Ada empat jenis blok yaitu:

• Organization Block (OB) -blok sistem
• Function Block (FB) - fungsi dengan DB
• Function (FC) - fungsi tanpa DB
• Data Block (DB) -hanya untuk data

     Keempat blok tersebut dapat digunakan menuliskan program dan membangun struktur data. Blok-blok tersebut dapat disusun secara linear maupun modular, pada umumnya programmer menyusun secara modular untuk mempermudah penulisan program terlebih lagi jika program sangat kompleks. Struktur blok modular ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Struktur blok modular

    PLC akan memproses OB1 terlebih dahulu sebagai program utama. Blok FB1 dipanggil dalam OB1 dan akan dikerjakan oleh PLC, kemudian menuju FC1 dan seterusnya. Setelah semua blok dikerjakan (satu siklus proses selesai dikerjakan), PLC kembali ke program awal pada blok OB1. 

3. Pemrograman Ladder (Diagram Tangga)

     Diagram tangga merupakan metode pemrograman PLC yang paling sering digunakan. Instruksi dapat dibagi menjadi bagian masukan yang menyatakan kondisi dan keluaran yang akan dieksekusi apabila kondisi terpenuhi. Pemrograman ini berbasis logika relai, cocok digunakan untuk persolan-persoalan kontrol diskrit yang kondisi masukan dan keluarannya hanya memiliki dua kondisi yaitu ON dan OFF, seperti pada sistem kontrol konveyor, lift, dan motor-motor industri. Pada perkembangannya, PLC yang ada sekarang sudah dilengkapi dengan masukan dan keluaran analog, biasanya berupa tegangan 0-10 V atau arus 4-20 mA.
     Diagram tangga adalah suatu diagram mirip anak tangga yang menggambarkan urutan kerja dari sistem kontrol. Diagram tangga menggunakan simbol standar untuk merepresentasikan elemen rangkaian dan fungsi dalam sistem kontrol. Diagram tangga terdiri dari dua garis vertikal. Antara kedua garis vertikal tersebut terdapat simbol-simbol switch contact normally open (NO), switch contact normally closed (NC), timer, counter, fungsi, dan keluaran (coil). Sebuah diagram tangga ditunjukkan oleh Gambar 4.

Gambar 4. Contoh Diagram Tangga 

     Dalam menggambarkan diagram tangga, diterapkan konvensi-konvensi tertentu:

• Garis-garis vertikal diagram merepresentasikan rel-rel daya, di mana di antara keduanya komponen-komponen rangkaian tersambung.
• Tiap-tiap anak tangga mendefenisikan sebuah operasi di dalam proses kontrol
• Sebuah diagram tangga dibaca dari kiri ke kanan, dan dari atas ke bawah
• Tiap-tiap anak tangga harus dimulai dengan sebuah input atau sejumlah input dan harus berakhir dengan setidaknya sebuah output.
• Perangkat-perangkat listrik ditampilkan dalam kondisi normalnya.
• Sebuah perangkat tertentu dapat digambarkan pada lebih dari satu anak tangga. Sebagai contoh, sebuah relai dapat menyalakan satu atau lebih perangkat listrik.
• Seluruh input dan ouput diidentifikasikan melalui alamat-alamatnya, notasi yang digunakan bergantung pada pabrik PLC yang bersangkutan.

4. Fungsi Logika dan Instruksi Dasar pada Diagram Tangga

    Banyak kontrol yang mengharuskan dilakukannya tindakan-tindakan pengontrolan ketika suatu kombinasi dari kondisi-kondisi tertentu terpenuhi. Hal tersebut dapat digambarkan dengan sebuah persamaan atau gerbang-gerbang logika. Gerbang-gerbang logika yang biasa digunakan, antara lain:

    Logika AND - Gerbang AND pada sebuah diagram tangga diperlihatkan pada Gambar 5. Untuk menghasilkan Output ON (logika 1) maka Input A dan Input B harus dalam keadaan ON.

 

Gambar 5. Diagram Tangga untuk Logika AND

     Logika OR - Sistem gerbang OR pada sebuah diagram tangga diperlihatkan pada Gambar 6. Untuk menghasilkan Output ON (logika 1) maka Input A atau Input B (atau keduanya) dalam keadaan ON.

Gambar 6. Diagram Tangga untuk Logika OR

     Logika NOT - Sistem gerbang NOT pada sebuah diagram tangga diperlihatkan pada Gambar 7. Output akan bernilai ON justru jika input A sedang tidak aktif (OFF atau logika 0). Masukan A disini dikatakan sebagai kontak normally closed (NC).

Gambar 7. Diagram Tangga untuk Logika NOT

    Logika NAND - Gambar 8. Memperlihatkan sebuah diagram tangga yang mengimplementasikan sebuah logika NAND.

Gambar 8. Diagram Tangga untuk Logika NAND

   Logika NOR - Gambar 9. memperlihatkan sebuah diagram tangga yang mengimplementasikan sebuah logika NOR.

Gambar 9. Diagram Tangga untuk Logika NOR

    Logika XOR – Sebuah logika OR menghasilkan output ketika salah satu atau kedua inputnya berada dalam kondisi 1. Akan tetapi, pada situasi-situasi tertentu, dibutuhkan sebuah logika yang dapat menghasilkan output ketika salah satu di antara kedua inputnya, tidak keduanya sekaligus, bernilai 1. Logika seperti ini disebut logika OR Eksklusif atau XOR. Salah satu cara untuk mendapatkan logika semacam ini adalah dengan menggabungkan logika-logika NOT, AND, dan OR seperti Gambar 10.

Gambar 10.  Diagram Tangga untuk Logika XOR

5. Fungsi Latching (Pengunci)

     Seringkali terdapat situasi-situasi di mana output harus tetap berada dalam keadaan hidup meskipun input telah terputus. Istilah rangkaian latching (pengunci) dipergunakan untuk rangkaian-rangkaian yang mampu mempertahankan dirinya sendiri (self-maintaining), dalam artian bahwa setelah dihidupkan, rangkaian akan mempertahankan kondisi ini hingga input lainnya diterima.

SET – instruksi ini mengubah status pada sebuah bit menjadi ON ketika kondisi eksekusi juga bernilai ON. Apabila kondisi berubah menjadi menjadi OFF, status bit ini tetap ON.

RESET – berkebalikan dengan SET, instruksi ini akan mengubah status sebuah bit menjadi OFF ketika kondisi eksekusi ON. Ketika kondisi eksekusi berubah menjadi OFF, status bit tidak berubah (tetap OFF). Simbol instruksi SET-RESET ditunjukkan oleh Gambar 11.

Gambar 11. Instruksi Set dan Reset

   Pada postingan selanjutnya akan dibahas bagaimana cara menggunakan Software TIA portal. Untuk Membuat program Ladder. Selamat Di Baca. Semoga bermanfaat.