Aplikasi PLC - 04 111

AplikasiProggrammable Logic Controller

Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng.Jurusan Teknik Elektro FTI ITS

Telp. 5947302 Fax.5931237Email: pramudijanto@gmail.com

ArsitekturProgrammable Logic Controller - 2

Aplikasi PLC - 04 2

Objektif:Perangkat Input/OutputKomponen Digital I/OModul Digital InputModul Digital Output Modul Analog

Aplikasi PLC - 04 3

Perangkat ini merupakan bagian dari PLC yang berinteraksi dengan lingkungan luar. Perangkat ini terdiri dari perantara elektronik yang menyediakan fungsi pengkondisi sinyal dan fungsi isolasi. Ini memungkinkan PLC dihubungkan langsung ke aktuator proses dan sensor tanpa memerlukan rangkaian perantara.

Perangkat Input dan Output

Aplikasi PLC - 04 4

Perangkat Input dan Output ini secara garis besar terdiri dari:• Perangkat Digital Input (DI)• Perangkat Digital Output (DO)• Perangkat Analog Input (AI)• Perangkat Analog Output (AO)• Perangkat untuk komunikasi (serial)

Macam Perangkat I/O

Aplikasi PLC - 04 5

Perangkat hanya menghasilkan kondisi binerdengan pengolah sinyal berupa :

Contact Output :Komponen untuk mengeluarkan sinyal adalah relay.Umumnya untuk beban arus yang relatif besar.Supply beban bisa AC/DC.Kecepatan respon rendah.Ada contact bounch, menyebabkan ada noise.

Komponen Digital I/O (contact)

Aplikasi PLC - 04 6

Solid State Output (SSR)Komponen yang digunakan solid-stateBeban AC: outputnya menggunakan SCR. Respons lebih cepat dari contact output, dan lebih rendah dari transistor output.Beban DC: outputnya menggunakan Transistor. Respons sangat cepat untuk beban arus kecil. Frekwensi kerja cukup tinggi.

Komponen Digital I/O (SSR)

Aplikasi PLC - 04 7

Sinyal output pada beban DC dapat berupa :Output Tegangan: memberikan sinyal tegangan sebagai output dan tahanan beban harus cukup tinggi dengan konsumsi arusnya kecil. Output Arus: mengolah sinyal arus (source/sink). Beban yang bekerja pada I/O-nya ada:

current source (PNP) : arus diberikan kebeban, beban dihubungkan keterminal output dan negatip catudaya. current sink (NPN) : arus ditarik dari beban, beban dihubungkan keterminal positip catudaya dan terminal output.

Komponen Digital I/O (SSR-beban DC)

Aplikasi PLC - 04 8

Jumlah titik I/O yang ada pada model ini tidak terlalu banyak, perangkat I/O yang ada biasanya:

• Digital Input (DI) → maks. 16 titik• Digital Output (DO) → maks. 16 titik• Perangkat untuk komunikasi (serial RS232)

I/O PLC model Compact

Aplikasi PLC - 04 9

PLC buatan OMRON dari kelas SYSMAC seri C nomer CPM1A-10CDR.

Digital Input (DI) → 6 titikDigital Output (DO) → 4 titikDitambah CIF01 bisa komunikasi melalui serial RS232

Contoh I/O pada OMRON CPM1

Aplikasi PLC - 04 10

Jumlah titik I/O yang terpasang ada pada model ini tergantung dari jumlah titik I/O sistem kontrol. Secara umum dalam satu backplane, biasanya mampu dipasang:• 1-5 modul Digital• 1-3 modul Analog• 1-4 modul Spesial (bisa analog,digital atau serial)

Jika masih kurang bisa ditambahkan modul ekspansi.

I/O PLC model Modular

Aplikasi PLC - 04 11

Modul ini dapat digunakan untuk dua macam sinyal, AC dan/atau DC. Kisaran tegangan yang mampu diolah:• 24 volt AC/DC• 48 volt AC/DC• 120 volt AC/DC• 230 volt AC/DC• TTL level• 5 - 50 volt DC (sink/source)

Modul Digital Input

Aplikasi PLC - 04 12

Modul ini secara umum dilindungi oleh bagian isolator terhadap level tegangan yang tidak diinginkan.

Blok rangkaian AC/DC Input

Aplikasi PLC - 04 13

Modul digunakan hanya untuk sinyal tegangan DC (searah), terutama model dengan komponen solid-state(SCR, transistor) jika dihubungkan dengan peralatan luar (sink/source).Jika modul ini memberikan arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current source.Jika modul ini menerima arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current sink.

Modul DC Input

Aplikasi PLC - 04 14

♦ Arus dari peralatan luar (mis. sensor) masuk ke modul DC input. Bagi peralatan luar berfungsi sebagai source, sedang modul DC input sebagai sink.

♦ Arus dari modul DC input ke peralatan luar (mis. katup). Bagi modul DC input berfungsi sebagai source, sedang peralatan luar sebagai sink.

Arus pada modul DC Input

Aplikasi PLC - 04 15

♦ Melakukan perubahan modul sink ke source bisa dilakukan dengan menggunakan rangkaian berikut untuk arus Iout 50 mA.

Modifikasi modul sink ke source

Aplikasi PLC - 04 16

Modul ini biasanya diisolasi dari gangguan luar dengan rangkaian opto-coupler.Contoh hubungan untuk modul AC/DC input

Modul AC/DC Input

Aplikasi PLC - 04 17

Pada modul ini tegangan yang digunakan bisa AC dan atau DC.Tegangan output yang mampu diolah:

• 12 - 48 Volt AC/DC• 120 volt AC/DC• 230 volt AC/DC• contact (relay)• Isolated output• 5 - 50 Volt DC (sink/source)

Modul Digital Output

Aplikasi PLC - 04 18

Modul ini menggunakan rangkaian pengaman mirip modul input.

Blok Rangkaian Output AC

Aplikasi PLC - 04 19

Modul DC output ini mirip dengan modul DC input. Koneksi dengan peralatan luar dapat sebagai sink atau sebagai source untuk modul dengan solid-state output.Jika modul ini memberikan arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current source.Jika modul ini menerima arus ketika modul ini ON (aktif), maka modul ini dinamakan current sink.

Modul DC Output

Aplikasi PLC - 04 20

Koneksi peralatan luar untuk modul DC solid-stateoutput sebagai sink atau sebagai source.

Koneksi Modul DC Output

Aplikasi PLC - 04 21

Tegangan analog adalah sinyal yang mampu merepresentasikan tegangan pada rentangan yang diberikan.Contoh: analog input dari satu speed drive variabel membaca tachometer memasok tegangan 5 Volt ke input pada kecepatan 50 rpm (revolutions per minute). Ketika kecepatan motor dan tachometer meningkat menjadi 500 rpm, tegangan input akan meningkat menjadi 50 Volt.

Tegangan Analog

Aplikasi PLC - 04 22

Arus adalah suatu bentuk sinyal analog disamping tegangan, standar yang sering digunakan untuk pengukuran adalah 4 - 20 mA.Tranduser berat atau kecepatan akan mengubah berat atau kecepatan ke dalam arus 4 - 20 mA. Contohnya : sebuah transduser berat menghasilkan arus 5 mA untuk beban seberat 1 kg. Jika timbangan tersebut mampu menimbang beban maksimum sampai 100 kg, maka arus yang terukur sebesar 20 mA.

Arus standar

Aplikasi PLC - 04 23

CPU PLC yang bekerja dengan data digital dapat mengolah besaran (tegangan/arus) analog, maka diperlukan perangkat pengubah sinyal. Dari analog ke digital (Analog to Digital Converter) dan dari digital to analog (Digital to Analog Converter). Pengolah sinyal ini memerlukan processor tersendiri agar tidak membebani tugas CPU, khususnya waktu scan PLC. Pengolah ini biasanya berupa modul tersendiri dan termasuk dalam modul spesial.

Pengolah Sinyal

Aplikasi PLC - 04 24

Modul ini mengolah sinyal analog dari perangkat luar (sensor) ke sinyal digital. Sinyal input yang bisa diolah berupa arus dan atau tegangan seperti :• 4 hingga 20 mA• 0 hingga 5 Volt DC• 0 hingga 10 Volt DC• -10 hingga +10 Volt DC

Modul A/D

Aplikasi PLC - 04 25

Modul ini mengolah data bit dari CPU ke perangkat luar (aktuator, motor, katup), atau representasi digital ke analog. Sinyal output yang dihasilkan berupa arus dan atau tegangan seperti :• 4 hingga 20 mA• 0 hingga 5 Volt DC• 0 hingga 10 Volt DC• -10 hingga +10 Volt DC

Modul D/A

Aplikasi PLC - 04 26

Modul ini mengolah sinyal secara khusus untuk kebutuhan kontrol, antar lain modul :• Temperatur Sensor (mirip modul A/D)• Temperatur Control (mirip modul D/A)• Heat Temperatur Control (mirip modul D/A)• PID Control (mirip modul D/A)• Fuzzy Logic (mempunyai modul A/D dan D/A)• High Speed Counter (mengolah pulsa digital)• Position Control (menghasilkan pulsa untuk servomotor)

Modul Spesial