1Otomasi Sistem dengan PLC 01 1 Otomas
Otomasi Sistem dengan PLC
Pengantar
Otomasi Sistem dengan PLC
Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng.
Jurusan Teknik Elektro FTI ITS
Telp. 5947302 Fax.5931237
Email: [email protected]
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
1
Objektif:
Perkembangan Sistem Kontrol
Definisi dan I stilah
Kontrol Otomatis
Letak PLC pada Sistem Kontrol
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
2
Latar Belakang
! kebutuhan kontroler yang dapat dioperasikan dengan mudah
(kompak, sederhana);
! tahan terhadap getaran dan noise;
! bentuk tidak terlampau rumit (plug in) dan modular,
memudahkan penggantian/ penambahan;
! level sinyal dan hubungan input output standar;
! menggunakan bahasa program yang mudah dimengerti;
! mudah diprogram ulang di peralatan (programmable);
! mempunyai kemampuan fungsi internal seperti timer, counter
dan shift register.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
3
Konsep Sistem Kontrol yang I deal
(dilontarkan oleh kelompok insinyur dari General Motors tahun 1968)
! mudah diprogram dan diprogram ulang, jika mungkin dalam
peralatan dapat mengubah langkah operasinya;
! mudah dirawat dan diperbaiki, lebih disukai dalam bentuk
modul plug in;
! handal dalam lingkungan plant ;
! lebih kecil daripada relay yang ekuivalen;
! murah, kuat dan terpadu dengan panel dalam penggunaan.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
4
Watt’s flyball governor (1769)
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
5
Sejarah Perkembangan (1)
James Watt (1769) --> governor sentrifugal untuk kontrol kecepatan mesin
uap.
Minorsky (1922) --> kontrol otomatis untuk pengemudian kapal, dan
menunjukkan bagaimana stabilitas dapat ditentukan dari persamaan diferensial
sistem.
Hazen (1934) --> memperkenalkan servomekanik untuk kontrol posisi,
membahas disain servomekanik relai yang mampu mengikuti perubahan input
dengan kesalahan kecil.
Pertengahan 1950, mulainya digunakan komputer sebagai alat bantu kontrol
proses, tapi saat itu harga komputer masih sangat mahal dan kecepatan
prosesnya masih lambat.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
6
Sejarah Perkembangan (2)
Tahun 1968, tenaga teknik General Motor mulai memperkenalkan konsep
komputer yang mudah diprogram
Tahun 1969 bentuk riil dari dari perangkat keras berupa CPU untuk kontroller
dengan instruksi logika, 1 Kbyte memori dan 128 titik I / O.
Tahun 1974 dikenalkan penggunaan beberapa prosesor untuk fungsi timer ,
counter , dan arithmetic process.
Tahun 1976 dikenalkan sistem kontrol dengan I / O jarak jauh.
Tahun 1980 dikenalkan modul-modul intelligent untuk input analog maupun
digital, output analog maupun digital, dan komunikasi antar kontroler.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
7
Istilah dan Definisi (1)
Plant : suatu peralatan atau obyek fisik yang harus dikontrol.
Proses : suatu operasi yang harus/ akan dikontrol.
Sistem : suatu gabungan komponen yang bekerja bersama-sama
(bekerjasama) dan melaksanakan suatu tujuan tertentu.
Gangguan (disturbance) : suatu sinyal (internal maupun eksternal) yang
cenderung merugikan keluaran (output) sistem.
Kontrol Umpan balik ( feedback control) : suatu operasi, dimana dengan
adanya gangguan, cenderung mengurangi perbedaan antara output sistem dan
input referensi.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
8
Istilah dan Definisi (2)
Sistem Kontrol Umpan balik ( feedback control system ) : sistem yang
cenderung mempertahankan suatu hubungan yang telah ditentukan antara
output sistem dan input referensi dengan membandingkan keduanya dan
menggunakan perbedaannya sebagai sinyal kontrol.
Servomekanik : suatu sistem kontrol umpan balik dalam mana outputnya
merupakan posisi (mekanis), kecepatan (mekanis), atau percepatan (mekanis).
Pada umumnya outputnya diharapkan dapat mengikuti perubahan inputnya.
Sistem Regulasi Otomatis ( Automatic Regulating System ) atau regulator :
suatu sistem kontrol umpan balik dalam mana input referensi atau output yang
diinginkan adalah konstan atau berubah perlahan-lahan terhadap waktu dan
dalam mana tugas utama adalah untuk mempertahankan output sistem pada
harga yang diinginkan dengan adanya gangguan.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
9
Istilah dan Definisi (3)
Sistem Kontrol Proses ( process control system ) : sistem regulasi otomatis
dalam mana outputnya adalah suatu variabel seperti temperatur, tekanan,
aliran, level cairan atau pH.
Sistem Kontrol Loop Tertutup ( closed loop control system ) : sistem kontrol
dalam mana sinyal output mempunyai efek langsung tehadap sinyal kontrol
( control action).
Sistem Kontrol Loop Terbuka ( open loop control system ) : sistem kontrol
dalam mana outputnya tidak mempunyai efek langsung terhadap sinyal
kontrol.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
10
Istilah dan Definisi (4)
Sistem Kontrol Adaptif ( adaptif control system ) : sistem kontrol yang
mempunyai kemampuan beradaptasi dalam keadaan bebas.
Sistem Kontrol dengan Penalaran ( learning control system ) : sistem
kontrol yang mempunyai kemampuan untuk menalar.
Sistem Kontrol Numerik ( numerical control system ) : sistem kontrol gerak
dari komponen mesin dengan menggunakan angka-angka.
Sistem Kontrol dengan Komputer ( computer control system ) : sistem
kontrol yang melibatkan komputer sebagai bagian dari loop pengatur (estimasi
parameter, statistik, …)
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
11
Open Loop/ Closed Loop Systems
A control system is an interconnection of components. Each component is
represented by a block in a diagram.
Open Loop
Desired
output
Control
signal
Actuating
signal
Controller
Actuator
Plant
output
Plant
Closed Loop (Feedback system)
Desired
output
Error
signal
Control
signal
Controller
+
Actuating
signal
Actuator
Plant
output
Plant
Sensor
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
12
Sistem Kontrol Loop Terbuka
Kebaikan:
Konstruksi sederhana dan mengurangi pemeliharaan.
Lebih murah
Tidak ada persoalan stabilitas
Cocok apabila output sulit diukur atau secara ekonomis tidak fisibel
Kekurangan :
Gangguan atau perubahan dalam kalibrasi menyebabkan kesalahan dan
output mungkin berbeda terhadap apa yang diinginkan
Untuk mempertahankan kualitas yang dibutuhkan pada output, rekalibrasi
(kalibrasi kembali) harus dilakukan dari waktu ke waktu.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
13
Sistem Kontrol Kecepatan
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
14
Sistem Kontrol Loop Tertutup
Kebaikan:
Ketelitian lebih baik (kualitas produksi lebih baik).
output
Sensitivitas yang lebih rendah dari ratio
terhadap variasi-variasi
input
dalam karakteristik sistem
Mengurangi efek nonlinieritas dan distorsi/ gangguan
Memperbesar bandwidth sistem ( bandwidth sistem adalah daerah/ range
frekwensi dari input dalam mana sistem akan memberikan respons yang
memuaskan)
Kekurangan :
Konstruksi lebih rumit dan pemeliharaan lebih mahal
Lebih mahal
Kecenderungan ke arah osilasi atau ketidakstabilan .
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
15
Contoh 1: Pemanas Ruangan
I f temperature inside the house is below the desired
temperature, furnace turns on until the temperature inside the
house is slightly higher than the desired temperature
Desired
temp.
Error
signal
Gas valve
signal
gain
+
heat
furnace
temp.
house
temperature
sensor
I f temperature inside the house is above the desired
temperature, furnace turns off until the temperature inside the
house is slightly lower than the desired temperature
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
16
Contoh 2: Cruise Control
I f the vehicle speed is lower than the desired speed the
controller acts on the throttle to increase speed
Error
signal
Desired
speed
controller
+
traction
force
throttle
engine
speed
vehicle
speedometer
I f the vehicle speed is higher than the desired speed, the
controller acts on the throttle to reduce speed
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
17
Diagram Sistem Pengaturan Otomatis
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
18
Sistem Kontrol Posisi
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
19
Sistem Kontrol Numerik
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
20
Sistem Kontrol Proses
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
21
Sistem Kontrol Proses
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
22
PLC pada Sistem Konveyor
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
23
Mesin Molding
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
24
Definisi
PROGRAMMABLE LOGI C CONTROLLER
PC
= Programmable Controller (UK)
PLC = Programmable Logic Controller (USA)
PBS = Programmable Binary System (Swedia)
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
25
Kedudukan
PLC
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
26
Rangkaian
Konvensional
dan
PLC
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
27
7 Tahapan menyusun kontrol dg PLC
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Desain sistem
I / O assigment
Penulisan program
Programming
Editing
Monitoring
Penyimpanan program
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
28
Pengantar
Otomasi Sistem dengan PLC
Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng.
Jurusan Teknik Elektro FTI ITS
Telp. 5947302 Fax.5931237
Email: [email protected]
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
1
Objektif:
Perkembangan Sistem Kontrol
Definisi dan I stilah
Kontrol Otomatis
Letak PLC pada Sistem Kontrol
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
2
Latar Belakang
! kebutuhan kontroler yang dapat dioperasikan dengan mudah
(kompak, sederhana);
! tahan terhadap getaran dan noise;
! bentuk tidak terlampau rumit (plug in) dan modular,
memudahkan penggantian/ penambahan;
! level sinyal dan hubungan input output standar;
! menggunakan bahasa program yang mudah dimengerti;
! mudah diprogram ulang di peralatan (programmable);
! mempunyai kemampuan fungsi internal seperti timer, counter
dan shift register.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
3
Konsep Sistem Kontrol yang I deal
(dilontarkan oleh kelompok insinyur dari General Motors tahun 1968)
! mudah diprogram dan diprogram ulang, jika mungkin dalam
peralatan dapat mengubah langkah operasinya;
! mudah dirawat dan diperbaiki, lebih disukai dalam bentuk
modul plug in;
! handal dalam lingkungan plant ;
! lebih kecil daripada relay yang ekuivalen;
! murah, kuat dan terpadu dengan panel dalam penggunaan.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
4
Watt’s flyball governor (1769)
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
5
Sejarah Perkembangan (1)
James Watt (1769) --> governor sentrifugal untuk kontrol kecepatan mesin
uap.
Minorsky (1922) --> kontrol otomatis untuk pengemudian kapal, dan
menunjukkan bagaimana stabilitas dapat ditentukan dari persamaan diferensial
sistem.
Hazen (1934) --> memperkenalkan servomekanik untuk kontrol posisi,
membahas disain servomekanik relai yang mampu mengikuti perubahan input
dengan kesalahan kecil.
Pertengahan 1950, mulainya digunakan komputer sebagai alat bantu kontrol
proses, tapi saat itu harga komputer masih sangat mahal dan kecepatan
prosesnya masih lambat.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
6
Sejarah Perkembangan (2)
Tahun 1968, tenaga teknik General Motor mulai memperkenalkan konsep
komputer yang mudah diprogram
Tahun 1969 bentuk riil dari dari perangkat keras berupa CPU untuk kontroller
dengan instruksi logika, 1 Kbyte memori dan 128 titik I / O.
Tahun 1974 dikenalkan penggunaan beberapa prosesor untuk fungsi timer ,
counter , dan arithmetic process.
Tahun 1976 dikenalkan sistem kontrol dengan I / O jarak jauh.
Tahun 1980 dikenalkan modul-modul intelligent untuk input analog maupun
digital, output analog maupun digital, dan komunikasi antar kontroler.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
7
Istilah dan Definisi (1)
Plant : suatu peralatan atau obyek fisik yang harus dikontrol.
Proses : suatu operasi yang harus/ akan dikontrol.
Sistem : suatu gabungan komponen yang bekerja bersama-sama
(bekerjasama) dan melaksanakan suatu tujuan tertentu.
Gangguan (disturbance) : suatu sinyal (internal maupun eksternal) yang
cenderung merugikan keluaran (output) sistem.
Kontrol Umpan balik ( feedback control) : suatu operasi, dimana dengan
adanya gangguan, cenderung mengurangi perbedaan antara output sistem dan
input referensi.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
8
Istilah dan Definisi (2)
Sistem Kontrol Umpan balik ( feedback control system ) : sistem yang
cenderung mempertahankan suatu hubungan yang telah ditentukan antara
output sistem dan input referensi dengan membandingkan keduanya dan
menggunakan perbedaannya sebagai sinyal kontrol.
Servomekanik : suatu sistem kontrol umpan balik dalam mana outputnya
merupakan posisi (mekanis), kecepatan (mekanis), atau percepatan (mekanis).
Pada umumnya outputnya diharapkan dapat mengikuti perubahan inputnya.
Sistem Regulasi Otomatis ( Automatic Regulating System ) atau regulator :
suatu sistem kontrol umpan balik dalam mana input referensi atau output yang
diinginkan adalah konstan atau berubah perlahan-lahan terhadap waktu dan
dalam mana tugas utama adalah untuk mempertahankan output sistem pada
harga yang diinginkan dengan adanya gangguan.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
9
Istilah dan Definisi (3)
Sistem Kontrol Proses ( process control system ) : sistem regulasi otomatis
dalam mana outputnya adalah suatu variabel seperti temperatur, tekanan,
aliran, level cairan atau pH.
Sistem Kontrol Loop Tertutup ( closed loop control system ) : sistem kontrol
dalam mana sinyal output mempunyai efek langsung tehadap sinyal kontrol
( control action).
Sistem Kontrol Loop Terbuka ( open loop control system ) : sistem kontrol
dalam mana outputnya tidak mempunyai efek langsung terhadap sinyal
kontrol.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
10
Istilah dan Definisi (4)
Sistem Kontrol Adaptif ( adaptif control system ) : sistem kontrol yang
mempunyai kemampuan beradaptasi dalam keadaan bebas.
Sistem Kontrol dengan Penalaran ( learning control system ) : sistem
kontrol yang mempunyai kemampuan untuk menalar.
Sistem Kontrol Numerik ( numerical control system ) : sistem kontrol gerak
dari komponen mesin dengan menggunakan angka-angka.
Sistem Kontrol dengan Komputer ( computer control system ) : sistem
kontrol yang melibatkan komputer sebagai bagian dari loop pengatur (estimasi
parameter, statistik, …)
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
11
Open Loop/ Closed Loop Systems
A control system is an interconnection of components. Each component is
represented by a block in a diagram.
Open Loop
Desired
output
Control
signal
Actuating
signal
Controller
Actuator
Plant
output
Plant
Closed Loop (Feedback system)
Desired
output
Error
signal
Control
signal
Controller
+
Actuating
signal
Actuator
Plant
output
Plant
Sensor
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
12
Sistem Kontrol Loop Terbuka
Kebaikan:
Konstruksi sederhana dan mengurangi pemeliharaan.
Lebih murah
Tidak ada persoalan stabilitas
Cocok apabila output sulit diukur atau secara ekonomis tidak fisibel
Kekurangan :
Gangguan atau perubahan dalam kalibrasi menyebabkan kesalahan dan
output mungkin berbeda terhadap apa yang diinginkan
Untuk mempertahankan kualitas yang dibutuhkan pada output, rekalibrasi
(kalibrasi kembali) harus dilakukan dari waktu ke waktu.
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
13
Sistem Kontrol Kecepatan
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
14
Sistem Kontrol Loop Tertutup
Kebaikan:
Ketelitian lebih baik (kualitas produksi lebih baik).
output
Sensitivitas yang lebih rendah dari ratio
terhadap variasi-variasi
input
dalam karakteristik sistem
Mengurangi efek nonlinieritas dan distorsi/ gangguan
Memperbesar bandwidth sistem ( bandwidth sistem adalah daerah/ range
frekwensi dari input dalam mana sistem akan memberikan respons yang
memuaskan)
Kekurangan :
Konstruksi lebih rumit dan pemeliharaan lebih mahal
Lebih mahal
Kecenderungan ke arah osilasi atau ketidakstabilan .
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
15
Contoh 1: Pemanas Ruangan
I f temperature inside the house is below the desired
temperature, furnace turns on until the temperature inside the
house is slightly higher than the desired temperature
Desired
temp.
Error
signal
Gas valve
signal
gain
+
heat
furnace
temp.
house
temperature
sensor
I f temperature inside the house is above the desired
temperature, furnace turns off until the temperature inside the
house is slightly lower than the desired temperature
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
16
Contoh 2: Cruise Control
I f the vehicle speed is lower than the desired speed the
controller acts on the throttle to increase speed
Error
signal
Desired
speed
controller
+
traction
force
throttle
engine
speed
vehicle
speedometer
I f the vehicle speed is higher than the desired speed, the
controller acts on the throttle to reduce speed
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
17
Diagram Sistem Pengaturan Otomatis
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
18
Sistem Kontrol Posisi
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
19
Sistem Kontrol Numerik
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
20
Sistem Kontrol Proses
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
21
Sistem Kontrol Proses
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
22
PLC pada Sistem Konveyor
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
23
Mesin Molding
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
24
Definisi
PROGRAMMABLE LOGI C CONTROLLER
PC
= Programmable Controller (UK)
PLC = Programmable Logic Controller (USA)
PBS = Programmable Binary System (Swedia)
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
25
Kedudukan
PLC
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
26
Rangkaian
Konvensional
dan
PLC
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
27
7 Tahapan menyusun kontrol dg PLC
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Desain sistem
I / O assigment
Penulisan program
Programming
Editing
Monitoring
Penyimpanan program
Otomasi Sistem dengan PLC - 01
28