Tiap PLC, mempunyai satu macam input dan satu macam output. Agar penggunaan IO mudah, digunakan terminal IO yang berupa
terminal dengan memakai sekrup atau plug-in. Tiap IO memiliki suatu alamat tersendiri yang akan digunakan pada program pada PLC.
5. Modul-modul tambahan
Pada penggunaannya, sering dipakai modul-modul tambahan, seperti : • IO analog, yang berfungsi sebagai unit IO untuk sinyal-sinyal analog.
• Pengendali PID, yang merupakan suatu modul pengendali proportional, integral, dan derivative, yang pada saat ini sudah
terintegrasi pada program PLC. • Komunikasi, yang merupakan perantara PLC dengan PLC lain,
komputer, printer, dan sebagainya. • IO tambahan
• Memori tambahan Di samping modul-modul diatas, masih banyak lagi modul-modul
tambahan yang dapat digunakan pada PLC.
2.5. Perangkat – perangkat Input-Output pada PLC
Bagian InputOutput dari PLC terdiri dari modul input dan output. Sistem IO membentuk interface dengan peranti medan yang dihubungkan pada
pengontrol. Tujuan interface ini adalah untuk kondisi berbagai sinyal yang diterima dari atau dikirimkan ke peranti medan eksternal.
Beberapa contoh peranti input pada PLC antara lain: 1.
tombol-tekan saklar-saklar mekanis
Universitas Sumatera Utara
2. saklar pembatas saklar jarak
3. sensor – sensor dan saklar-saklar fotoelektris
4. Enkoder
5. Pengukur regangan strain gauge
6. Detektor ketinggian cairan dan pengukur aliran cairan
7. Keypad
Sedangkan peranti output seperti : 1.
kontaktor 2.
katup-katup kontrol direksional keran solenoid 3.
motor DC, motor AC, motor langkah stepper motor 4.
lampu indikator. Beberapa pengontrol yang dapat diprogram mempunyai modul terpisah
untuk input dan output. Hal ini untuk menjaga agar kerusakan pada peralatan inputoutput tidak menyebabkan terjadinya hubung singkat pada unit CPU. Isolasi
rangkaian modul dari CPU ini umumnya menggunakan rangkaian optocoupler. Tetapi ada juga PLC yang mempunyai input dan output yang dihubungkan
sebagai bagian integral dari pengontrol Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Input dan Output terhubung sebagai bagian integral dari PLC
Universitas Sumatera Utara
Pada PLC yang memiliki hubungan IO terpisah, maka sering digunakan rak sebagai tempat IO diletakkan. Pada saat modul diletakkan pada rak, maka
hubungan listrik dengan sederetan kontak yang disebut “backplane”, diletakkan pada bagian belakang rak. Prosessor PLC yang dihubungkan dengan backplane
ini, dapat berkomunikasi dengan semua modul pada rak. seperti gambar 2.4
.
Gambar. 2.4. modul IO terpisah dari PLC melalui sistem rack
Modul interface input menerima sinyal dan mesin atau peranti proses misalnya, 120 V ac dan mengubahnya menjadi sinyal 5 V dc yang dapat
digunakan oleh pengontrol. Modul interface output mengubah pengontrol sinyal misalnya 5 V dc menjadi sinyal eksternal misalnya 120 V ac yang
mengendalikan mesin atau proses. Ada banyak jenis input dan output yang dapat dihubungkan pada pengontrol yang dapat diprogram dan dapat dibagi menjadi dua
group yakni : digital disebut juga diskrit dan analog. Sensor-sensor atau peranti-peranti yang menghasilkan output
digitaldiskrit, yaitu kondisi ‘onoff’ seperti : saklar pilih,tombol tekansaklar mekanis, saklar pembatas, alat penerangan, motor kecil, dan starter motor dapat
Universitas Sumatera Utara
dihubungkan dengan mudah ke port-port input PLC. Sedangkan peranti - peranti yang menghasilkan sinyal-sinyal analog seperti : pengontrol suhu pembakaran,
kecepatan putaran, dan lain sebagainya harus terlebih dahulu dikonversikan menjadi sinyal-sinyal digital sebelum dihubungkan ke port-port PLC lihat
gambar 2.5
Gambar.2.5. Kontrol suhu pembakaran
Tiap modul IO diberi daya oleh sumber tegangan suplai medan gambar 2.6.a dan 2.6.b. Karena tegangan tersebut dapat berbeda magnitude maupun jenis,
maka modul IO dapat dijumpai pada berbagai batas kerja tegangan dan arus ac dan dc. Kedua tegangan dan arus harus cocok dengan persyaratan listrik dari
sistem yang dihubungkan. Ada 4, 8, 12, 16 atau 32 terminal per modul. Pemanufaktur PLC membuat modul input dan output yang beraneka ragam.
Modul analogi IO menyediakan interface untuk berbagai sinyal analogi, meliputi rentang tegangan misalnya, 1 sampai dengan 5 V dan rentang arus misalnya, 4
sampai dengan 20 mA.
Universitas Sumatera Utara
Gambar. 2.6.a Empat titik modul input diskrit 120 V-AC
Gambar. 2.6.b Empat titik modul output diskrit 4 – A 120 V-AC
Sinyal dihubungkan pada PLC melalui modul input. Modul input melakukan empat tugas pada sistem pengendali PLC antara lain:
• Merasakan sinyal yang diterima dari sensor pada mesin • Mengubah sinyal input menjadi level tegangan yang sesuai pada PLC tertentu
• Mengisolasi PLC dari fluktuasi pada tegangan atau arus sinyal input • Memilih sinyal ke PLC yang menunjukkan sensor mana yang memulai sinyal.
Universitas Sumatera Utara
Gambar. 2.7. Modul input interface arus bolak-balik
Gambar 2.7 menunjukkan diagram blok dan pengawatan yang disederhanakan untuk satu input dari modul input interface ac. Rangkaian input
disusun oleh dua bagian pokok, yaitu : bagian daya dan bagian logika. Bagian daya dan bagian logika biasanya dirangkai bersama-sama dengan suatu
rangkaian, namun secara listrik keduanya terpisah. Apabila modul tekan ditutup, 120 V AC diberikan pada penyearah
jembatan melalui tahanan R
1
dan R
2
. Ini menghasilkan tegangan dc level rendah , yang diberikan pada LED dari isolator optis. Batas kerja tegangan dioda zener
Z
d
mengukur level minimum tegangan yang dapat didekteksi.
Universitas Sumatera Utara
Pada saat sinar dari LED mengenai transistor foto, sinar itu akan berubah ke dalam konduksi, dan status tombol-tekan dikomunikasikan dengan logika atau
tegangan dc level-rendah ke prosesor. Isolator optik tidak hanya memisahkan tegangan input ac tinggi dari rangkaian logika, tetapi juga mencegah kerusakan
pada prosesor karena transien tegangan sumber. Isoilasi optik juga menolong mengurangi efek gangguan bunyi listrik yang
ada pada lingkungan industri yang juga dapat menyebabkan operasi yang tidak menentu dari prosesor. Kopling dan isolasi dapat juga dicapai dengan
menggunakan transformator pulsa atau relai buluh. Modul interface output dari pengontrol yang dapat diprogram bertindak
sebagai saklar pada suplai, dari suplai daya pemakai untuk mengoperasikan output. Output yang di bawah kendali program diberi umpan dari prosesor ke
rangkaian logika yang akan menerima dan menyimpan perintah prosesor yang diperlukan untuk mengaktifkan output. Peranti pen-saklaran output paling sering
digunakan untuk menghubungkan daya pada beban dalam pengontrol yang dapat diprogram yaitu:
• Relai untuk beban ac dan dc • Triac untuk beban ac saja
• Transistor untuk beban dc saja Dari ketiga jenis peranti output tersebut di atas, output PLC dengan jenis
relai merupakan output yang paling fleksibel penggunaannya karena dapat menggerakkan beban AC maupun DC. Kelemahannya terletak pada tangggapan
switching-nya yang relatif lambat, yaitu sekitar 10 milidetik. Sedangkan unutk
Universitas Sumatera Utara
Triac dan Transistor, besar arus yang bisa dilewatkan umumnya sebesar 1 A dengan waktu respon kurang dari 1 millidetik.
Modul output mempunyai fungsi yang sama dengan modul input kecuali dalam urutan pembalikan. Gambar 2.8 menunjukkan diagram blok dan
pengawatan yang disederhanakan dari modul interface output ac. Sebagai bagian dari operasi normalnya, prosesor menyetel status output
sesuai dengan program logika. Ketika prosesor memerlukan output, tegangan diberikan kepada LED dari isolator. Kemudian LED memancarkan cahaya yang
mengubah fototransistor menjadi terkonduksi. Ini pada gilirannya akan mengubah triac menjadi terkonduksi juga, sehingga pada gilirannya menghidupkan lampu.
Karena triac menghantar pada salah satu arah, maka output ke lampu adalah arus bolak-balik.
Seperti pada rangkaian input, interface output biasanya dilengkapi dengan LED yang berfungsi untuk menunjukkan status masing-masing output. Tetapi jika
modul berisi sekring, maka dapat juga digunakan indikator status sekering.
Gambar. 2.8. Modul output interface arus bolak-balik
Universitas Sumatera Utara
Modul interface output biasanya dirancang untuk menangani arus dalam rentang 2 sampai dengan 3 ampere. Untuk melindungi rangkaian modul output,
arus kerja tidak boleh melebihi batas yang ditentukan. Untuk pengontrolan beban besar, misalnya : motor listrik berdaya besar, maka relai kontrol standar
dihubungkan ke modul output. Kontak relai kemudian dapat digunakan untuk mengontrol beban besar atau starter motor seperti diperlihatkan pada Gambar 2.9.
Relai kontrol ini disebut relai penempatan interpossing relai.
Gambar 2.9. Diagram hubungan interpossing relai
Modul interface input analog berisi rangkaian yang perlu menerima tegangan analog atau sinyal arus dari peranti medan analog. Input tersebut akan
diubah dari input yang bernilai analog ke input yang bernilai digital oleh suatu rangkaian konverter analogi ke-digital AD. Nilai konversi, yang besarnya
sebanding dengan nilai analog, diekspresikan sebagai binary 12-bit atau sebagai desimal yang diberi kode biner 3 digit three-digit binary-coded decimal = BCD
untuk digunakan oleh prosesor. Peranti yang merasakan input analog mencakup suhu, cahaya, kecepatan, tekanan dan posisi transduser.
Universitas Sumatera Utara
Modul interface output analog berfungsi untuk menerima data digital dari prosesor yang kemudian akan diubah menjadi tegangan atau arus yang berbanding
lurus untuk mengendalikan peranti-medan analog. Data digital dilakukan pada rangkaian konverter digital-ke analog DA untuk menghasilkan bentuk analog
yang dibutuhkan. Peranti output analog termasuk motor kecil, kran meter analog dan display tujuh-segmen.
Masing-masing port atau terminal pada modul input dan output diberi nomor tujuan yang unik Gambar 2.10. Ini bertujuan agar prosesor dapat
mengenali lokasi dari peranti untuk memonitor atau untuk mengontrolnya. Jenis modul dan lokasi fisik yang sesungguhnya dari terminal menetapkan alamat
pemrograman. Format pengalamatan input dan output tergantung pada PLC khusus yang digunakan, dan biasanya dijumpai secara khusus pada manual
pemakaian PLC yang akan digunakan. Alamat-alamat tersebut dapat disajikan dalam istilah desimal, oktal atau heksa desimal, tergantung pada sistem bilangan
yang digunakan oleh PLC itu sendiri.
Gambar.2.10 a Format Alamat pada PLC mikro
Universitas Sumatera Utara
Format PLC mikro yang digambarkan pada gambar 2.10 a menggunakan bilangan terbatas dari titik kontrol. Masing-masing peranti input dan output harus
mempunyai alamat tertentu. Pada instalasi rak PLC yang besar yang ditunjukkan pada gambar 2.10 b, lokasi modul di dalam rak dan bilangan terminal dari modul
pada alat input atau output yang dihubungkan, akan menentukan alamat dari peranti. Pada gambar 2.10b juga diperlihatkan format alamat untuk PLC
produksi Allen Bradley. Sedangkan untuk PLC Mitsubishi, rak-rak dikenal
dengan blok-blok yang ditandai dengan huruf m dan nbukan huruf ‘m ‘ dan ‘n’ kapital.
Gambar.2.10 b Format Alamat IO pada PLC yang besar
Sistem pengontrol yang dapat diprogram memerlukan dua suplai daya. Suplai pertama, menyediakan daya yang akan digunakan oleh beban output untuk
beroperasi dan disediakan oleh pemakai pengontrol yang dapat diprogram dalam
Universitas Sumatera Utara
hal ini PLC. Sedangkan suplai daya kedua diberikan secara internal sebagai modul yang merupakan bagian terintegrasi dengan PLC.
Suplai daya ini menyediakan arus-searah internal untuk mengoperasikan rangkaian logika pada prosesor dan perangkat IO. Besar tegangan yang
disediakan tergantung pada jenis rangkaian terpadu IC di dalam sistem. Jika sistem dibuat dari IC transistor logika, maka besar daya internal adalah sebesar 5
Volt, tetapi jika rangkaian terpadu adalah sistem jenis semikonduktor metal oksida yang saling melengkapi complementary metal oxide semiconduktor = CMOS,
maka besar tegangan suplai daya itu berada dalam rentang 3 Volt sampai dengan 18 Volt.
Universitas Sumatera Utara
BAB III PEMOGRAMAN PLC
