1. PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) R1.1..ppt
- 1. 1 PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) Roni Heru Triyanto
- 2. 2 Control
- 3. 3 A Simple Relay Controller
- 4. 4 Simple Relay Layouts and Schematics
- 5. 5 Simple Level Alarm System (Electromechanic) LSH LSL Rangkaian Electromechanic HORN
- 6. 6 Simple Level Alarm System (Electromechanic) LSH HORN LSL 110 V AC Neural
- 7. 7 Simple Level Alarm System (Electromechanic) LSH HORN LSL 110 V AC Neural Kondisi Level: > LSH
- 8. 8 Simple Level Alarm System (Electromechanic) LSH HORN LSL 110 V AC Neural Kondisi Level: < LSL
- 9. 9 Definisi PLC Definisi PLC menurut NEMA (National Electrical Manufacturer's Association) adalah: Peralatan elektronik yang bekerja secara digital yang menggunakan memory yang bisa diprogram untuk menyimpan instruksi internal guna menerapkan fungsi-fungsi khusus, seperti logic, sequencing, pengukuran waktu, penghitungan, dan aritmatik, untuk mengontrol modul-modul input/ output secara analog atau digital, berbagai jenis mesin atau proses.
- 10. 10 PLC • Programmable Logic Controller (PLC) pertama muncul di General Motors Holden pada tahun 1968 • Pada dasarnya dirancang untuk menggantikan sistem logika yang menggunakan relay pengetahuan tentang rangkaian sistem logika dan relay tetap merupakan dasar yang sangat penting serta diperlukan untuk pemrograman dengan PLC • Keuntungan PLC dibanding dengan sistem logika konvensional terutama adalah mudah/ dapat diprogram, fleksibel, dan dapat dihandalkan.
- 11. 11 PLCs VERSUS RELAY CONTROL When deciding whether to use a PLC-based system or a hardwired relay system, the designer must ask several questions. Some of these questions are: • Is there a need for flexibility in control logic changes? • Is there a need for high reliability? • Are space requirements important? • Are increased capability and output required? • Are there data collection requirements? • Will there be frequent control logic changes? • Will there be a need for rapid modification? • Must similar control logic be used on different machines? • Is there a need for future growth? • What are the overall costs?
- 12. 12 Skematis Cara Kerja Sistem PLC
- 13. 13 Cara Kerja Sistem PLC dengan scan time-nya
- 14. 14 A simple circuit connected to a PLC & Instructions to represent the control program
- 15. 15 PLC Scanning
- 16. 16 Skematis Sistem PLC I/O SYSTEM & HOUSING POWER SUPPLY PROCESSOR PROGRAMMING DEVICE MEMORY UNIT OUTPUTS INPUTS
- 17. 17 Block diagram of major CPU components
- 18. 18 Blok Diagram Mikroprocessor SYSTEM CLOCK I/O PORT CPU DATA MEMORY PROGRAM MEMORY INPUT BUS OUPUT BUS ADDRESS BUS
- 20. 20 Functional interaction of a PLC system
- 21. 21 Perangkat utama dalam PLC • Processor • Memory • Input/ Output (Interface) • Power Supply • Baterai Backup
- 22. 22 Ukuran PLC • PLC berskala kecil (PLC mikro), bagian- bagian dari PLC dikonstruksikan pada sebuah papan rangkaian elektronik yang tidak terlalu luas, • PLC yang berskala sedang dan besar, sistem PLC dikonstruksikan dalam bentuk modular. Cara ini sangat memudahkan dalam pengembangan, instalasi, perawatan, serta trouble shooting-nya.
- 23. 23 PLC Mikro
- 24. 24 Small PLC with built-in I/O and handheld programming unit.
- 25. 25 PLC Modular (GE Fanuc)
- 27. 27
- 28. 28 Allen-Bradley’s programmable controller family concept with several PLCs
- 29. 29 programming device (a) Personal computer used as a programming device (b) a mini programmer unit
- 30. 30 Processor • Processor Central Processing Unit (CPU) (mikroprocessor) • Bertugas melakukan kontrol serta pengawasan terhadap seluruh operasional kerja dari PLC
- 31. 31 Memory • Untuk menyimpan program & Data • Power Volatile & Non-Volatile • Volatile Power hilang data hilang, tetapi mudah untuk modifikasi data, butuh power backup, contoh: RAM (Random Access Memory) • Non-Volatile Power hilang data tetap, tetapi sulit dalam modifikasi data, contoh: ROM (Read Only Memory), EPROM, EEROM
- 32. 32 Units of PLC memory: bits, bytes, and words
- 33. 33 Peta Memory (Memory Map) EXECUTIVE PROCESSOR WORK AREA DATA TABLE USER PROGRAM INPUT/ OUTPUT IMAGE TABLE SYSTEM MEMORY APPLICATION MEMORY
- 34. 34 Memory Aplikasi DATA STORAGE REGISTERS INPUT IMAGE TABLE INTERNAL STORAGE BITS CONTROL PROGRAM INSTRUCTIONS DATA TABLE USER PROGRAM OUTPUT IMAGE TABLE
- 35. 35 A simplified memory map
- 36. 36 memory map • Executive Area. The executive is a permanently stored collection of programs that are considered part of the system itself. • Scratch Pad Area. This is a temporary storage area used by the CPU to store a relatively small amount of data for interim calculations and control. The CPU stores data that is needed quickly in this memory area to avoid the longer access time involved with retrieving data from the main memory. • Data Table Area. This area stores all data associated with the control program, such as timer/counter preset values and other stored constants and variables used by the control program or CPU. • User Program Area. This area provides storage for programmed instructions entered by the user. The user program area also stores the control program.
- 38. 38 Field input connected to a bit in the input table.
- 39. 39 Field output connected to a bit in the output table.
- 40. 40 Storage Area • The storage area consists of two parts: an internal bit storage area and a register/word storage area • The internal bit storage area: internal outputs, internal coils, internal (control) relays, or internals. • The register/word storage area is used to store groups of bits (bytes and words). If decimal quantities are stored, the binary pattern of the register represents an equivalent decimal number.
- 41. 41 Storage area section of the data table.
- 42. 42 Example: I/O table and user memory boundaries
- 43. 43 Input/ Output • PLC bekerja dengan informasi data dan keluarannya yang dinyatakan dalam bentuk tegangan listrik, arus listrik, dan saklar (switch) • signal (isyarat) yang digunakan dapat berbentuk signal disket dan analog • tegangan dan arus listrik yang digunakan pada PLC cukup bervariasi tergantung keperluan dari user • Bagian Input/ Output dimaksudkan bekerja sebagai ‘interface’
- 45. 45 Modul Diskret Input (120 Volt AC Isolated Input Module)
- 46. 46 Modul Diskret Input (24 Volt AC/DC Pos/Neg Logic)
- 47. 47 Modul Diskret Output (120/240 Volt AC Output, 2 Amp)
- 48. 48 Modul Diskret Output (4 amp Relay)
- 49. 49 Analog Input
- 50. 50 Analog to Digital Converter
- 51. 51 Analog Output
- 52. 52 Modul Analog Input (16-Channel Analog Current)
- 53. 53 Modul Analog Output (8-Channel Analog Current/Voltage)
- 54. 54 Power Supply • Tipe power supply dari suatu produk PLC biasanya tidak hanya satu tipe saja, yaitu ada yang untuk tegangan 120, 240 V AC dan ada juga yang digunakan untuk tegangan 24, 48 V DC. • Power supply pada PLC digunakan untuk men-supply tegangan ke semua sistem PLC pada satu unit yang sama
- 55. 55 Baterai backup • Digunakan untuk memberikan supply tegangan ke memory (RAM) apabila power gagal mensupply tegangan ke PLC. • Baterai backup ini sangat besar peranannya, yaitu untuk menjaga supaya data yang berada pada memory (RAM) tidak hilang saat power gagal • Baterai backup yang digunakan biasanya bertipe rechargeable
- 56. 56 Bahasa Pemrograman PLC • Bahasa pemrograman PLC digunakan untuk dapat mengkomunikasikan antara user/ pemakai dengan peralatan PLC • Hasil program pengendalian yang telah dibuat dengan bahasa pemrograman PLC akan menjadi dasar untuk pengoperasian dari PLC tersebut • Pemrograman dengan menggunakan PC (Personal Computer) dengan menggunakan software yang dibuat oleh pabrik PLC yang bersangkutan • Komunikasi informasi antara PLC dan programmer dilakukan menggunakan kabel • Program yang telah di-load ke PLC akan disimpan dalam memory PLC, yang biasanya berupa RAM • Bahasa pemrograman yang sering digunakan dalam perancangan sistem pengendalian pada PLC adalah menggunakan Ladder Diagram
- 57. 57 Sistem PLC yang terhubung dengan Programmer Input Input Module Processor Output Module Output Programmer
- 58. 58 Sistem PLC dalam hubungannya antara Program dan Peralatan Eksternal Input Processor Output Power Supply Memory
- 59. 59 Failures in a PLC-based system
- 60. 60 Ladder Diagram • Bahasa Pemrograman PLC yang paling sering digunakan adalah Ladder Diagram, hal ini karena ladder diagram bentuknya relatif sederhana • Bentuk lain dalam pemrogramannya, seperti boolean mnemonic, gerbang Logika, dan sequential function chart • Pada Ladder konvensional ada dua pemikiran dasar, pertama adalah sumber daya dalam bentuk sisi-sisi ladder (rail) dan yang kedua adalah arus yang melewati variasi rangkaian peralatan logika yang dalam bentuk rung dari ladder, Ladder diagram pada PLC tidak ada arus real yang mengalir • Ladder diagram, sisi sebelah kiri, merupakan bagian input, yaitu berupa kondisi dari input dan sisi sebelah kanan, merupakan bagian output, yaitu berupa aksi yang akan diberikan ke keluaran berdasarkan kondisi dari inputnya.
- 61. 61 Ladder Diagram Rangkaian Elektrik & Program Ladder Diagram START SEAL TANK LEVEL NOT HIGH OUTPUT COIL
- 62. 62 A PLC Illustrated With Relays
- 63. 63
- 64. 64 Ladder Diagram • Instruksi/ Fungsi ladder diagram yang digunakan pada PLC modern cukup banyak, hal ini karena semua kelebihan- kelebihan yang ada pada PLC sangat dipengaruhi oleh banyaknya macam instruksi/ fungsi pada PLC tersebut • Contoh Instruksi/ Fungsi ladder diagram: contact, coil, Timer, counter, PID
- 65. 65 Instruksi - Instruksi pada PLC • Secara umum instruksi-instruksi dari produk PLC banyak kesamaan • Instruksi-Instruksi tersebut dinyatakan dalam fungsi-fungsi/ blok fungsi
- 66. 66 Peta memory PLC GE Fanuc
- 67. 67 Peta memory PLC GE Fanuc
- 68. 68 Relay Functions • Normally Open Contact Normally Open Contact A akan mengalirkan “power” apabila harga A=1 atau saklar A pada posisi tertutup (ON) A Contoh: Input Output Input Output
- 70. 70 normally open contact (examine ON)
- 71. 71 Normally Closed Contact Normally Closed Contact A akan mengalirkan power apabila harga A=0 atau saklar A pada posisi terbuka (OFF).(kebalikan dari Normally open contact) A Contoh: Input Output Input Output
- 74. 74 normally closed contact (examine OFF)
- 75. 75 Coil Coil akan energize/ bernilai 1 (ON) apabila padanya menerima aliran power. Jadi coil ini akan menjadi output dari keadaan inputnya. Dan coil bersifat non-retentive. Contoh: Input Output Input Output
- 76. 76 OUTPUT COIL
- 77. 77 Negated Coil Negated Coil akan energize/ bernilai 1 (ON) apabila padanya tidak menerima aliran power (kebalikan dari coil). Dan Negated coil bersifat non-retentive Contoh: Input Output Input Output
- 78. 78 Set Coil Set Coil akan tetap energize/ bernilai 1 (ON) apabila padanya pernah menerima power atau input berharga 1 (ON). Dan set coil ini bersifat non-retentive S Contoh: Input Output Input Output S
- 79. 79 Reset Coil Reset Coil akan tetap de-energize/ bernilai 0 (OFF) apabila padanya pernah menerima power atau input yang berharga 1 (ON). Dan Reset Coil bersifat non-retentive R Contoh: Input Output Input Output R
- 80. 80 Simple electrical ladder diagram
- 82. 82 Possible configurations of inputs and corresponding outputs.
- 83. 83 Possible configurations of inputs and corresponding outputs (continued)
- 84. 84 Possible configurations of inputs and corresponding outputs (continued)
- 85. 85 Hardwired logic circuit and its Boolean representation
- 86. 86 An Instruction List Example
- 87. 87 Instruction List (IL) Equivalents for Ladder Logic
- 88. 88 Instruction List (IL) Equivalents for Ladder Logic
- 89. 89 An Example of a Mnemonic Program and Equivalent Ladder Logic
- 90. 90 Timer dan Counter • Operasi timer dan counter sebenarnya hampir sama, mereka semua bekerja berdasarkan counternya. • Pada Timer melakukan counter berdasarkan base time (0,1, 0,01, atau 0,001 detik) yang digunakannya. • Counter akan melakukan counting berdasarkan terjadinya kejadian. • Timer dan counter membutuhkan : * Current Value (CV) untuk menyimpan data hasil hitungannya, * Preset Value (PV) untuk menyimpan nilai preset yang merupakan jangkauan countingnya, * Control word yang digunakan untuk melihat keadaan dari timer atau counter tersebut.
- 91. 91 Retentive On Delay Timer (ONDTR) ONDTR R 0.1s PV const +00005 %R0001 %Q0001 %I0002 %I0001 Current Value (CV) = word1 Preset Value (PV) = word2 Control word = word3
- 92. 92 %I0001 %R0001 %Q0001 %I0002 7 6 5 4 3 2 1 0 Retentive On Delay Timer (ONDTR)
- 93. 93 Simple On Delay Timer (TMR) TMR 0.1s PV const +00005 %R0001 %Q0001 %I0001 %I0001 %R0001 %Q0001 6 5 4 3 2 1 0
- 94. 94 Off Delay Timer (OFDT) OFDT 0.1s PV const +00005 %R0001 %Q0001 %I0001 %I0001 %R0001 %Q0001 5 4 3 2 1 0
- 97. 97 Math Functions • ADD didefinisikan sbb: Keluaran dari ADD (yaitu Q) akan sama dengan penjumlahan I1 dan I2 (I1+I2) apabila input enable sama dengan On (=1) ADD I1 Input I1 Enable I2 Input I2 Q INT
- 98. 98 Math Functions • MUL didefinisikan sbb: Keluaran dari MUL (yaitu Q) akan sama dengan perkalian I1 dan I2 (I1*I2) apabila input enable sama dengan On (=1) MUL I1 Input I1 Enable I2 Input I2 Q INT
- 99. 99 Relational Functions • EQ didefinisikan sbb: Keluaran dari EQ (yaitu Q) akan sama dengan On (=1) apabila I1 sama dengan I2 dan input enable sama dengan On (=1) EQ I1 Input I1 Enable I2 Input I2 Q INT
- 100. 100 Relational Functions • GT didefinisikan sbb: Keluaran dari GT (yaitu Q) akan sama dengan On (=1) apabila I1 lebih besar dari I2 dan input enable sama dengan On (=1) GT I1 Input I1 Enable I2 Input I2 Q INT
- 101. 101 PID Controller • Terdapat dua buah fungsi PID controller (yaitu PID IND Independent dan PID ISA) • Berfungsi melakukan pengendalian umpanbalik (feedback) yang akan membandingkan process variabel (PV) dengan nilai proses yang diinginkan yaitu berupa set point (SP) dan perbedaan kedua nilai tersebut merupakan kesalahan (error) yang akan menjadi dasar fungsi tersebut untuk menghasilkan keluaran berupa control variable (CV) • Pada fungsi PID terdapat 40 data integer (16 bit) yang akan membentuk sistem PID controller
- 102. 102 Blok Fungsi PID
- 103. 103 Parameter-Parameter dari blok fungsi PID • Address: (????), merupakan lokasi alamat dari fungsi PID, alamat ini meupakan alamat awal dari 40 data integer yang digunakan pada fungsi PID ini. • SP (Set Point), merupakan nilai setting yang diinginkan pada pengendali PID ini. • PV (Process Variable), merupakan input dari fungsi ini yaitu merupakan proses yang akan dikendalikan. Biasanya input ini diambil dari variable %AI. • MAN (Manual), merupakan nilai yang akan menentukan mode operasi dari fungsi pengendali PID. MAN = 1 pengendali PID ditentukan mode Manual. MAN = 0 pengendali PID ditentukan mode otomatis • UP menaikkan nilai dari Control Variable (CV) • DN menurunkan nilai dari Control Variable (CV) • CV (Control Variable), merupakan keluaran dari pengendali PID yang dikirimkan ke bagian actuator yang akan dapat mengubah proses, biasanya keluaran ini dihubungkan ke variable %AQ.
- 104. 104 Terima Kasih