BAB II. ok
-
Upload
try-ortha-putrantono -
Category
Documents
-
view
27 -
download
0
Transcript of BAB II. ok
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 LED (Pemancar)
LED (Light Emitting Diode) adalah sejenis diode semikonduktor yang jika diberi
tegangan, akan memancarkan cahaya non-koheren dengan panjang gelombang tertentu.1) Panjang
gelombang ini akan ditangkap oleh mata manusia sebagai warna. LED bekerja dengan prinsip
elektroluminasi, di mana akan memancarkan cahaya saat diberikan arus listrik. Material yang
digunakan untuk membuat LED secara umum adakah material semikonduktor seperti silikon
(Si), gallium (Ga), indium (In) atau aluminium (Al).
LED pertama kali dibuat dalam warna merah oleh Nick Holonyak Jr. pada tahun 1962.
Kemudian di tahun 1993, peneliti asal Jepang bernama Shuji Nakamura melakukan eksperimen
dengan material Gallium Nitrida (GaN) dan berhasil menemukan LED biru (blue LED), yang
kemudian mendorong penemuan LED berwarna hijau, putih dan berbagai warna lainnya.
Sebagai sumber cahaya, LED menghasilkan intensitas cahaya yang jauh lebih besar dalam daya
listrik yang sama jika dibandingkan dengan lampu biasa.
1http://www.tridinamika.co.id/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=42&Itemid=116 (Kamis, 7 Maret 2012 Pukul 20.30 WIB )
INPUT ACSTEP
DOWN PENYEARAH FILTER REGULATOR OUTPUT DC
Gambar 2.1 LED (Light Emitting Diode)2)
2.2. Catu Daya
Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai arus searah DC (direct current) yang
stabil agar dapat bekerja dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang paling
baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya lebih besar, sumber dari baterai tidak
cukup. Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (alternating current) dari
pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat penyearah yang dapat mengubah
arus AC menjadi DC.
Catu daya mempunyai empat bagian utama, yaitu:
1. Transformator
2. Penyearah (Rectifier)
3. Penyaring (Filter)
4. Regulator yang berfungsi sebagai penstabil tegangan.
Diagram blok untuk catu daya adalah sebagai berikut :
2 http://doktertech.blogspot.com/archive.html ( Kamis, 7 Maret 2012 Pukul 20.30 WIB )
Gambar 2.2 Diagram blok Catu Daya
2.2.1. Transformator
Transformator adalah alat yang digunakan untuk menaikkan dan menurunkan tegangan
bolak – balik ( AC ). Transformator terdiri dari tiga komponen pokok, yaitu:
1. Kumparan primer yang bertindak sebagai input
2. Kumparan sekunder yang bertindak sebagai output
3. Inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.
Transformator terdiri dari dua gulungan kawat yang terpisah satu sama lain, yang
dibelitkan pada inti yang sama. Simbol transformator diperlihatkan dalam Gambar
2.3.
(a) (b)
Gambar 2.3(a)Simbol Transformator3, (b) Rangkaian Transformator4
Daya listrik dipisahkan dari kumparan primer ke kumparan sekunder dengan perantaraan
gaya gerak magnit ggm (flux magnet) yang dibangkitkan oleh aliran listrik yang mengalir
melalui kumparan primer. Untuk dapat membangkitkan tegangan listrik pada kumparan
sekunder, flux magnet yang dibangkitkan oleh kumparan primer harus berubah-ubah. Untuk
3 Ibid4 Wasito, Vademekum Elektronika, Edisi Kedua, hal 117
memenuhi hal ini, aliran listrik yang mengalir melalui kumparan primer haruslah aliran listrik
bolak-balik.
Saat kumparan primer dihubungkan ke sumber listrik arus bolak balik (AC), pada
kumparan primer timbul gaya gerak magnit bersama yang bolak balik juga. Dengan adanya gaya
gerak magnit ini, di sekitar kumparan primer timbul flux magnit bersama yang juga bolak balik.
Adanya flux magnit bersama ini, pada ujung-ujung kumparan sekunder timbul gaya gerak listrik
(ggl) induksi sekunder yang mungkin sama, lebih tinggi, atau lebih rendah dari gaya gerak listrik
primer. Hal ini tergantung pada perbandingan transformasi kumparan transformator tersebut.
Jika kumparan sekunder dihubungkan ke beban, maka pada kumparan sekunder timbul
arus listrik bolak balik sekunder akibat adanya gaya gerak listrik induksi sekunder, hal ini
mengakibatkan timbul gaya gerak magnit pada kumparan sekunder dan akibatnya pada beban
timbul tegangan sekunder.
2.2.2. Dioda Penyearah ( Rectifier )
Rectifier merupakan bagian penyearah arus dari arus AC (bolak-balik) menjadi arus DC
(searah). Penyearah dibagi dua yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang
penuh.
a. Penyearah Setengah Gelombang
Penyearah setengah gelombang merupakan suatu rangkaian yang mengubah tegangan ac
menjadi tegangan dc berdenyut. Pada setengah siklus positif tegangan jala-jala, dioda dibias
forward, ada setengah siklus negatif, dibias reverse. Inilah sebabnya mengapa tegangan pada RL
merupakan sinyal setengah gelombang. Harga rata-rata juga dikenal sebagai harga tegangan dc
dari sinyal setelah gelombang adalah :
Vdc =
Vmπ
Dengan: Vdc = tegangan searah [Volt]
Vm = tegangan maksimum [Volt]
π = 3,14
Gambar 2.4 Penyearah setengah gelombang5 (a) Rangkaian
(b) Sinyal input. (c) Sinyal output.
b. Penyearah Gelombang Penuh
Penyerah gelombang penuh ini, selama setengah siklus positif tegangan sekunder, dioda
sebelah atas dibias forward dan dioda sebelah bawah dibias reverse. Oleh sebab itu, arus melalui
dioda sebelah atas, resistor beban setengah lilitan atas. Sedangkan selama setengah siklus
negatif, arus melalui dioda bawah, resistor beban dan setengah lilitan bawah. Inilah sebabnya
mengapa tegangan beban pada RL merupakan sinyal gelombang penuh.
Gambar 2.5 Penyearah gelombang penuh6 (a) Rangkaian.
(b) Sinyal output.
5 Malvino, Prinsip – prinsip Elektronika, Edisi Kedua, hal 60
6 ibid, hal 62
20
43210T
1 3 4
Gambar 2.8. b
Gambar 2.8. c
V
V
Tegangan bolak-balik yang telah diturunkan oleh transformator kemudian dilewatkan
pada rangkaian penyearah. Fungsi penyearah adalah mengubah tegangan bolak-balik menjadi
tegangan searah. Rangkaian penyearah yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah penyearah
gelombang penuh sistem jembatan yang mempunyai bentuk gelombang keluaran seperti pada
gambar 2.6
T (π )
Gambar 2.6 Penyearah7 (a) Penyearah sistem jembatan
(b) Bentuk gelombang tegangan masukan (c) Bentuk gelombang tegangan keluaran
Cara kerja rangkaian ini, pada saat siklus tegangan positif yaitu tegangan masukan pada titik
A lebih positif dibandingkan titik B, maka arus mengalir melalui A – D4 – RL – D2 – B. Pada
siklus tegangan negatif, tegangan pada titik B lebih positif dari titik A, maka arus mengalir
melalui B – D3 – RL – D1 – A.
Keluaran penyearah jembatan berupa sinyal gelombang penuh, dengan besar keluaran
tegangan searah adalah:
7 Wasito, Vandemekum Elektronika, Edisi Kedua, hal 35
Vdc =
2Vmπ
Dengan: Vdc = tegangan searah [Volt]
Vm = tegangan maksimum [Volt]
π = 3,14
2.2.3. Penyaring ( Filter )
Penyaring yang digunakan pada rangkaian catu daya adalah kapasitor yang berfungsi
untuk memperkecil tegangan riak yang tidak dikehendaki. Prinsip kerja dari penyaring ini sesuai
prinsip pengisian dan pengosongan muatan kapasitor. Rangkaian penyaring dapat dilihat pada
gambar di bawah ini :
Gambar 2.7. Rangkaian Filter Gelombang Penuh dengan center tap8
8 http://aryutomo.wordpress.com/2010/12/03/penyearah-dengan-filter/( Kamis, 7 Maret 2012 Pukul 20.30 WIB )
Untuk menjelaskan cara kerja kapasitor, perhatikan gambar di bawah ,di mana untuk satu
perioda sinyal masukan pada satu dioda. Selama seperempat perioda positif yang pertama dari
tegangan sekunder, diode D1 menghantar. Karena dioda menghubungkan sumber VS1 secara
langsung dengan kapasitor, maka kapasitor akan dimuati sampai tegangan maksimum VM.
Gambar 2.8. Cara kerja filter kapasitor9
Setelah mencapai harga maksimum, dioda berhenti menghantar (mati), hal ini terjadi
karena kapasitor mempunyai tegangan sebesar VM, yang artinya sama dengan tegangan sumber
dan bagi dioda artinya tidak ada beda potensial. Akibatnya dioda seperti saklar terbuka, atau
dioda dibias mundur (reverse).
Dengan tidak menghantarnya dioda, kapasitor mulai mengosongkan diri melalui
resistansi beban RL, sampai tegangan sumber mencapai harga yang lebih besar dari tegangan
9 http://aryutomo.wordpress.com/2010/12/03/penyearah-dengan-filter/( Jum’at,8 Maret 2012 Pukul 20.00 WIB )
kapasitor. Pada saat di mana tegangan sumber lebih besar dari tegangan kapasitor, dioda kembali
menghantar dan mengisi kapasitor. Untuk arus beban yang rendah tegangan keluaran akan
hampir tetap sama dengan VM.
2.2.4 Regulator
Di sini Regulator berfungsi untuk mengatur kestabilan arus yang mengalir ke rangkaian
elektronika. Regulator mempunyai seri yang berbeda – beda sedangkan untuk rangkaian terpadu
(Integrated Circuit) seri 78XX yang kadang-kadang dikenal sebagai LM78XX adalah rangkaian
terpadu regulator, yang menghasilkan tegangan konstan sebesar XX Volt. Keluarga 78XX adalah
pilihan utama bagi banyak sirkuit elektronika yang memerlukan catu daya teregulasi, karena
mudah digunakan dan harganya relatif murah. Berikut susunan kaki IC regulator tersebut.
Gambar 2.9. Susunan Kaki IC Regulator 78XX10
10 http://ifluzzzz11.blogspot.com/2011/07/regulator-tegangan.html (Kamis, 7 Maret 2012 Pukul 20.30 WIB )
Seri 78XX memiliki beberapa keunggulan dibandingkan regulator tegangan
lainnya:
Seri 78XX tidak memerlukan komponen tambahan untuk meregulasi tegangan,
membuatnya mudah digunakan, ekonomis dan hemat ruang. Regulator tegangan lainnya
mungkin memerlukan komponen tambahan untuk membantu peregulasian tegangan. Bahkan
untuk regulator bersakelar, selain membutuhkan banyak komponen, juga membutuhkan
perencanaan yang rumit.
Seri 78XX memiliki rangkaian pengaman terhadap pembebanan lebih, panas tinggi dan
hubung singkat, membuatnya hampir tak dapat dirusak. Dalam keadaan tertentu, kemampuan
pembatasan arus peranti 78XX tidak hanya melindunginya sendiri, tetapi juga melindungi
rangkaian yang ditopangnya.
Tabel 2.1 Batas Tegangan Maksimal dan Minimal (range) Rangkaian Terpadu Peregulasi Seri 78XX.11
Tipe V (out)
I Out V in
I in
78XX C78LXX
78MXX Min Max
7805
5
6
1
1
0,1
0,1
0,5
0,5
7,5
8,6
20
21
1
1
11 Wasito, Vandemekum Elektronika, Edisi Kedua, hal 50
7806
7808
7810
7812
7815
7818
7824
8
10
12
15
18
24
1
1
1
1
1
1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
10,6
12,7
14,8
18
21
27,3
23
25
27
30
33
38
1
1
1
1
1
1
Gambar 2.10 IC LM 780515
2.3. Programmable Logic Controller (PLC )
2.3.1.Pengertian
Pada masa ini perusahaan industri berharap bisa menghasilkan jumlah produksi yang
maksimal dengan penekanan jumlah pekerja supaya lebih efisien, maka perusahaan industri
memerlukan sistem kontrol otomatis yang akan membantu untuk meningkatkan jumlah produksi
mereka tanpa harus mempekerjakan lebih banyak pegawai, sehingga proses produksi akan
menjadi lebih efektif dan efisien. Salah satu peralatan otomatis yang saat ini banyak digunakan
adalah PLC.
PLC merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan relay yang digunakan
pada kendali konvensional. PLC bekerja dengan cara mendeteksi masukan (melalui sensor-
sensor terkait), kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai dengan yang
dibutuhkan, yang berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya (logic, 0 atau 1, hidup atau
mati). Pengguna membuat program yang kemudian program tersebut akan dijalankan oleh PLC .
Dengan kata lain, PLC menentukan aksi apa yang harus dilakukan pada instrumen keluaran
berkaitan dengan status suatu ukuran atau besaran yang diamati dan sesuai dengan perintah yang
telah disimpan dalam memori. Beda PLC dan relay yaitu nomor kontak relay (NC atau NO) pada
PLC dapat digunakan berkali-kali untuk semua istruksi dasar selain instruksi output. Jadi dalam
suatu pemprograman PLC tidak diijinkan menggunakan output dengan nomor kontak yang sama.
Keistimewaan PLC dibandingkan dengan sistem kendali konvensional adalah seperti
ditunjukkan pada tabel berikut:
Tabel 2.2. Perbedaan PLC dengan Sistem Kendali Konvensional
2.3.2. Komponen Programmable Logic Controller (PLC )
PLC sesungguhnya merupakan sistem mikrokontroler khusus untuk industri, artinya
seperangkat perangkat lunak dan keras yang diadaptasi untuk keperluan aplikasi dalam dunia
industri. Elemen-elemen dasar sebuah PLC ditunjukkan pada gambar 2.11 berikut :
Gambar 2.11 Komponen Dasar PLC12.
2.3.2.1. Unit Pengolahan Pusat (CPU – Central Processing Unit)
Unit pengolahan pusat atau CPU merupakan otak dari sebuah kontroler PLC. CPU itu
sendiri merupakan sebuah mikrokontroler (versi mini mikrokomputer lengkap). Pada awalnya
merupakan sebuah mikrokontroler 8-bit, namun saat ini bisa merupakan mikrokontroler 16 atau
32-bit. CPU ini juga menangani komunikasi dengan piranti eksternal, interkonektivitas antar
bagian bagian internal PLC , eksekusi program, manajemen memori, mengawasi atau mengamati
masukan dan memberikan sinyal kekeluaran (sesuai dengan proses atau program yang
dijalankan).
12 Putra,A.E .2004. hal 6
Kontroler PLC memiliki suatu rutin kompleks yang digunakan untuk memeriksa memori
agar dapat dipastikan memori PLC tidak rusak, hal ini dilakukan karena alasan keamanan. Hal
ini bisa dijumpai dengan adanya indikator lampu pada bagian badan PLC, sebagai indikator
terjadinya kesalahan atau kerusakan.
2.3.2.2. Memori
Memori sistem digunakan oleh PLC untuk sistem kontrol proses. Selain berfungsi untuk
menyimpan sistem operasi, juga digunakan untuk menyimpan program yang harus dijalankan,
dalam bentuk biner, hasil terjemahan diagram tangga yang dibuat oleh pengguna atau
pemrogram. Isi dari memori flash tersebut dapat berubah bahkan dapat juga dikosongkan atau
dihapus, jika memang dikehendaki seperti itu. Tetapi yang jelas, dengan penggunaan teknologi
flash, proses penghapusan dan pengisian kembali memori dapat dilakukan dengan mudah dan
cepat. Pemrograman PLC biasanya dilakukan melalui kanal sebuah komputer yang
bersangkutan.
Memori pengguna dibagi menjadi beberapa blok yang memiliki fungsi khusus. Beberapa
bagian memori digunakan untuk menyimpan status masukan dan keluaran. Status yang
sesungguhnya dari masukan dan keluaran disimpan sebagai logika atau bilangan ‘0’ dan ‘1’
(dalam lokasi bit tertentu). Masing masing masukan dan keluaran berkaitan dengan sebuah bit
dalam memori. Sedangkan bagian lain dari memori digunakan dalam program yang dituliskan.
Misalnya, nilai pewaktu atau pencacah bisa disimpan dalam bagian memori ini.
2.3.2.3. Pemrograman PLC
Kontroler PLC dapat diprogram melalui computer melalui USB, tetapi juga bisa
diprogram melalui program manual, yang biasa disebut dengan konsol (console). Untuk
keperluan ini dibutuhkan perangkat lunak, yang biasanya tergantung pada produk PLC -nya.
Dengan kata lain, masing-masing produk PLC membutuhkan perangkat lunak sendiri-sendiri.
Hampir semua produk perangkat lunak untuk memprogram PLC memberikan kebebasan
berbagai macam pilihan seperti memaksa saklar (masukan atau keluaran) bernilai ON atau OFF,
melakukan pengawasan program secara real-time, termasuk pembuatan dokumentasi diagram
tangga yang bersangkutan. Dokumentasi diagram tangga ini diperlukan untuk memahami
program sekaligus dapat digunakan untuk pelacakan kesalahan. Pemrograman dapat memberikan
nama pada piranti masukan maupun keluaran, komentar-komentar pada blok diagram dan lain
sebagainya. Dengan pemberian dokumentasi maupun komentar pada program, maka akan mudah
nantinya dilakukan pembenahan (perbaikan atau modifikasi) program dan pemahaman terhadap
kerja program diagram tangga tersebut.
2.3.2.4. Catu Daya PLC
Catu daya listrik digunakan untuk memberikan pasokan catu daya ke seluruh bagian PLC
(termasuk CPU, memori dan lain-lain). Kebanyakan PLC bekerja dengan catu daya 24 V DC
atau 220 V AC. Beberapa PLC catu dayanya terpisah (sebagai modul tersendiri). Yang demikian
biasanya merupakan PLC besar, sedangkan untuk PLC medium dan kecil, catu dayanya sudah
menyatu.
Pengguna harus menentukan berapa besar arus yang diambil dari modul
keluaran/masukan untuk memastikan catu daya yang bersangkutan menyediakan sejumlah arus
yang memang dibutuhkan. Tipe modul yang berbeda menyediakan sejumlah besar arus listrik
yang berbeda. Catu daya listrik ini biasanya tidak digunakan untuk memberikan catu daya
langsung kemasukan maupun keluaran, artinya masukan dan keluaran murni merupakan saklar
(baik murni maupun optoisolator). Pengguna harus menyediakan sendiri catu daya yang terpisah
untuk masukan dan keluaran PLC. Cara seperti ini akan menyelamatkan PLC dari kerusakan
yang diakibatkan oleh lingkungan industri, di mana PLC digunakan karena adanya catu daya
yang terpisah antara PLC dengan jalur-jalur masukan dan keluaran.
2.3.3. Masukan-masukan PLC
Kecanggihan sistem otomasi sangat bergantung pada kemampuan sebuah PLC untuk
membaca sinyal dari berbagai jenis sensor dan piranti-piranti lainnya. Untuk mendeteksi proses
atau kondisi atau status suatu keadaan atau proses yang sedang terjadi. Misalnya, berapa cacah
barang yang sudah diproduksi, ketinggian permukaan air, tekanan udara dan lain sebagainya,
maka dibutuhkan sensor-sensor yang tepat untuk masing-masing kondisi atau keadaan yang akan
dideteksi tersebut.
Dengan kata lain, sinyal-sinyal masukan tersebut dapat berupa logic (ON atau OFF)
maupun analog. PLC kecil biasanya hanya memiliki jalur masukan digital saja, sedangkan yang
besar mampu menerima masukan analog melalui unit khusus yang terpadu dengan PLC -nya.
2.3.4. Pengaturan atau Antarmuka Masukan
Antar muka masukan berada di antara jalur masukan yang sesungguhnya dengan unit
CPU. Tujuannya adalah melindungi CPU dari sinyal-sinyal yang tidak dikehendaki yang bisa
merusak CPU itu sendiri. Modul antar muka masukan ini berfungsi untuk mengkonversi atau
mengubah sinyal-sinyal masukan dari luar ke sinyal-sinyal yang sesuai dengan tegangan kerja
CPU yang bersangkutan (misalnya, masukan dari sensor dengan tegangan kerja 24 V DC harus
dikonversikan menjadi tegangan 5 V DC agar sesuai dengan tegangan kerja CPU). Hal ini
dengan mudah bisa dilakukan menggunakan rangkaian optoisolator sebagaimana ditunjukkan
pada gambar 2.12
Gambar 2.12 Rangkaian antarmuka masukan PLC13.
Penggunaan optoisolator artinya tidak ada hubungan kabel sama sekali antara dunia luar
dengan unit CPU. Secara ‘optik’ dipisahkan (perhatikan gambar 2.12), atau dengan kata lain,
sinyal ditransmisikan melalui cahaya. Kerjanya sederhana, piranti eksternal akan memberikan
sinyal untuk menghidupkan LED (dalam optoisolator), akibatnya phototransistor akan menerima
cahaya dan menghantarkan arus (ON), CPU akan melihatnya sebagai logika nol. Begitu juga
sebaliknya, saat sinyal masukan tidak ada lagi, maka LED akan mati dan phototransistor akan
berhenti menghantar (OFF), CPU akan melihatnya sebagai logika satu.
13 Putra,A.E .2004. hal 10
2.3.5. Keluaran-keluaran PLC
Sistem otomasi tidak akan lengkap jika tidak ada fasilitas keluaran untuk
menghubungkan dengan alat–alat eksternal (yang dikendalikan). Beberapa alat atau piranti yang
sering digunakan adalah motor, solenoid, relai, lampu indikator dan lain sebagainya. Keluaran ini
dapat berupa analog maupun digital. Keluaran analog bertingkah seperti sebuah saklar,
menghubungkan dan memutuskan jalur. Keluaran analog digunakan untuk menghasilkan
keluaran analog (misalnya, perubahan tegangan untuk pengendalian motor secara regulasi linier
sehingga diperoleh kecepatan putar tertentu).
2.3.6. Pengaturan atau Antarmuka Keluaran
Sebagaimana pada antar muka masukan, keluaran juga membutuhkan antar muka yang
sama yang digunakan untuk memberikan perlindungan antara CPU dengan peralatan eksternal,
sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.13. Cara kerjanya juga sama, yang menyalakan LED di
dalam optoisolator sekarang adalah CPU, sedangkan yang membaca status photo transistor,
apakah menghantarkan arus atau tidak, adalah peralatan atau piranti eksternal.
Gambar 2.13 Rangkaian antarmuka keluaran PLC14.
2.3.7. Jalur Ekstensi atau Tambahan
14 Putra,A.E .2004. hal 11
Setiap PLC biasanya memiliki jumlah masukan dan keluaran yang terbatas. Jika
diinginkan, jumlah ini dapat ditambahkan menggunakan sebuah modul keluaran dan masukan
tambahan (I/O Expansion atau I/O Extension module).
2.4. Menghubungkan Piranti Masukan dan Keluaran
Sebagaimana sudah dijelaskan sebelumnya, PLC yang berdiri sendiri tidak ada artinya,
agar dapat berfungsi sebagaimana mestinya, PLC haruslah dilengkapi dengan piranti-piranti
masukan atau keluaran. Untuk masukan, diperlukan sensor untuk memperoleh informasi yang
dibutuhkan. Kemudian apa yang dikendalikan atau dikontrol adalah fungsi dari keluaran,
dihubungkan dengan berbagai macam piranti yang akan dikendalikan seperti motor, relai,
selenoida dan lain sebagainya.
2.4.1. Konsep Dasar
Konsep dasar ini berkaitan dengan apa yang bisa dihubungkan dan bagaimana cara
menghubungkan ke masukan atau ke keluran PLC . Ada dua istilah yang sudah lazim di
kalangan elektronika maupun pengguna PLC , yaitu istilah “sinking” dan ”sourcing”. Istilah
sinking berkaitan dengan penarikan atau penyerapan sejumlah arus dari piranti luar. Istilah ini
berkaitan dengan tanda “-“ (terminal negatif) atau GND (ground).
Sedangkan istilah sourcing, yang berkaitan dengan terminal atau tanda “+” atau Vcc,
berkaitan dengan pemberian sejumlah arus ke piranti luar. Masukan dan keluaran, baik yang
bersifat sinking maupun sourcing hanya bisa menghantarkan arus searah saja, artinya
menggunakan catu daya DC. Dengan demikian, setiap jalur masukan dan keluaran memiliki
terminal (+) dan (-), jika terdapat 5 masukan, maka akan terdapat 10 (5x2 terminal) sekrup
terminal masukan, yang masing-masing bertanda (+) dan (-). Namun, hal ini kemudian dihindari
dengan cara menyatukan terminal (-) nya, yang kemudian untuk beberapa masukan atau keluaran
dijadikan satu dan disebut dengan jalur common (dalam PLC dengan tanda COMM). Pada
gambar 2.14 ditunjukkan contoh 3 masukan dengan satu jalur tunggal terminal COMM dan
masing-masing dihubungkan dengan sebuah saklar.
Gambar 2.14 Ilustrasi Terminal COMM15.
2.4.2. Jalur-jalur Masukan
15 Putra,A.E .2004. hal 12
Yang perlu diperhatikan dalam menghubungkan piranti luar dengan jalur masukan, yang
biasanya berupa sensor adalah keluaran dari sensor bisa berbeda tergantung dari sensornya
sendiri dan aplikasinya. Yang penting, bagaimana caranya dibuat suatu rangkaian sensor yang
dapat memberikan sinyal ke PLC sesuai dengan spesifikasi masukan PLC yang digunakan. Pada
gambar 2.15 ditunjukkan sebuah contoh cara menghubungkan sebuah sensor dengan tipe
keluaran sinking dengan masukan PLC yang bersifat sourcing.
Gambar 2.15 Menghubungkan Sensor Keluaran Sinking dengan Masukan Sourcing16.
Pada gambar 2.15 tersebut, jenis sensor yang digunakan, sebagaimana disebutkan
sebelumnya, merupakan jenis yang menyerap arus (sinking), dengan demikian, masukan atau
hubungan yang cocok di sisi lainnya (PLC ) adalah yang memberikan arus (sourcing). Perhatikan
penempatan tegangan DC-nya, terutama polaritas terminalnya (positif dan negatifnya). Dalam
hal ini COMMON bersifat positif untuk tipe hubungan atau koneksi semacam ini.
Sedangkan pada gambar 2.16 ditunjukkan tipe koneksi yang lain atau kebalikan dari tipe
koneksi yang sebelumnya.
16 Putra,A.E .2004. hal 13
Gambar 2.16 Menghubungkan Sensor Keluaran Sourcing dengan Masukan Sinking17.
Pada gambar 2.16 tersebut terlihat bahwa sekarang sensor memiliki sumber arus
tersendiri, sehingga tipenya merupakan sourcing, pasangan terminalnya disisi yang lain (PLC )
merupakan tipe sinking. Untuk hubungan tipe semacam ini, COMMON bersifat negatif atau
GND. Secara garis besar dapat dikatakan bahwa harus dilakukan hubungan sinking-sourcing atau
sourcing-sinking. Bukan sourcing-sourcing atau sinking-sinking.
2.4.3. Jalur-jalur Keluaran
17
Keluaran dari PLC biasanya dapat berupa transistor dalam hubungan PNP, NPN maupun
relay . Seperti ditunjukkan pada gambar 2.15 dan 2.16 masing masing ditunjukkan bagaimana
cara PLC mengatur piranti eksternal secara nyata.
Gambar 2.17 Menghubungkan Beban Keluaran Dengan Keluaran PLC Tipe Sinking18.
Gambar 2.18. Menghubungkan Beban Keluaran dengan Keluaran PLC Tipe Sourcing19.
Pada gambar 2.17 ditunjukkan bagaimana PLC menangani beban keluaran, jika PLC -nya
sendiri keluarannya tipe sinking. Beban diletakkan antara terminal masukan sinking dengan
18 Putra,A.E .2004. hal 14
19 Putra,A.E .2004. hal 15
terminal positif catu daya, yang digunakan untuk menggerakkan beban bukan untuk PLC -nya itu
sendiri. Sedangkan pada gambar 2.18 adalah kebalikannya, tipe keluaran PLC adalah sourcing,
sehingga konfigurasinya beban keluaran diletakkan antara keluaran sourcing dengan terminal
negatif.
Gambar 2.19 Relai sebagai keluaran pada PLC Omron20
Pada gambar 2.19 ditunjukkan gambar rangkaian internal rangkaian relai sebagai
keluaran pada CP1E E. Pada gambar di atas tampak bahwa CPU PLC betul-betul terisolasi dari
luar, pertama dengan menggunakan komponen optoisolator dan dari optoisolator ini digunakan
20 Putra,A.E .2004. hal 23
untuk menggerakkan relai(terminal A dan B) dan sebuah dioda yang dipasang pararel dengan
relai sebagai pengaman arus balik yang terjadi saat pensaklaran.
2.4.4. Operasional Programmable Logic Controller (PLC )
Sebuah PLC bekerja secar kontinyu dengan cara men-scan program. Secara umum dapat
diilustrasikan sebuah siklus scan ini menjadi 3 langkah atau 3 tahap. Umumnya lebih dari 3
tetapi secara garis besarnya ada 3 tahap tersebut, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.20.
Gambar 2.20 Proses Scaning Program Dalam PLC21.
Keterangan :
1. Periksa Status Masukan, pertama PLC akan melihat masing-masing status keluaran apakah
kondisinya sedang ON atau OFF. Dengan kata lain, apakah sensor yang terhubung dengan
21 Putra,A.E .2004. hal 16
masukan pertama ON. Bagaimana dengan yang terhubung pada masukan yang kedua. Demikian
seterusnya, hasilnya disimpan ke dalam memori yang terkait dan akan digunakan pada langkah
berikutnya.
2. Eksekusi Program, berikutnya PLC akan mengerjakan atau mengeksekusi program Anda
(diagram tangga) per instruksi. Mungkin program Anda mengatakan bahwa jika masukan
pertama ON maka keluaran pertama akan di-ON-kan. Karena PLC sudah tahu masukan yang
mana saja yang ON atau OFF, dari langkah pertama dapat ditentukan apakah memang keluaran
pertama harus di-ON-kan atau tidak (berdasar status masukan pertama). Kemudian akan
menyimpan hasil eksekusi untuk digunakan kemudian.
3. Perbaharui Status Keluaran, akhirnya PLC akan memperbaharui atau mengupdate status
keluaran. Pembaharuan keluaran ini bergantung pada masukan mana yang ON selama langkah 1
dan hasil dari eksekusi program dilangkah 2. Jika masukan pertama statusnya ON, maka dari
langkah 2, eksekusi program akan menghasilkan keluaran pertama ON, sehingga pada langkah 3
ini keluaran pertama akan diperbaharui menjadi ON.
2.5. Cara Penyambungan dan Logika Ladder
Gambar 2.21. Cara penyambungan perangkat Input, Output, PLC dan Catu daya.
Pada gambar di atas apabila dibuat program dengan menggunakan diagram ladder
sebagai berikut :
Gambar 2.22. Ladder diagram dari gambar 2.23.
Maka kerja dari rangkaian tersebut adalah jika input saklar ditekan maka output berupa
lampu akan menyala, tetapi jika saklar dilepas maka lampu juga akan mati . Apabila dikehendaki
lampu tetap menyala meskipun saklar hanya sekali tekan maka perlu ditambahi dengan pengunci
sebagai berikut :
Gambar 2.23. Ladder diagram pengunci.
Untuk penyambungan yang lebih dari satu channel maka cara penyambungan adalah
sebagai berikut :
Gambar 2.24. Cara penyambungan Input dan Output lebih dari satu channel.
Oleh karena keterbatasan PLC di mana spesifikasi dari masukannya dan keluarannya
adalah dengan tegangan dan arus yang kecil, maka cara penyambungan dari peralatan
keluarannya jika menggunakan lampu untuk tegangan dan arus tinggi adalah menggunakan
peralatan relay seperti gambar berikut. Untuk arus dan tegangan yang lebih besar dapat
menggunakan Magnetic Contactor. Tegangan yang disambungkan ke relay ataupun Magnetic
Contactor disesuaikan dengan tegangan dari relay atau Magnetic Contactor tersebut.
Gambar 2.25. Penambahan relay untuk memperbesar kemampuan arus.
2.6. Instruksi Dasar PLC
Dalam hubungannya dengan masukan dan keluaran, beberapa instruksi dasar PLC yang
banyak digunakan dalam penyusunan diagram ladder antara lain:
a) LOAD (LD) dan LOAD NOT (LD NOT)
LOAD adalah sambungan langsung dari line dengan logika pensaklarannya seperti saklar NO,
sedangkan LOAD NOT logika pensaklarannya seperti saklar NC. Instruksi ini dibutuhkan jika
urutan kerja pada sistem kendali hanya membutuhkan satu kondisi logic saja untuk satu output.
Simbol ladder diagram dari LD dan LD NOT seperti gambar berikut
Gambar 2.28 Simbol Logika LOAD dan LOAD NOT
Gambar 2.26 Simbol Logika LOAD dan LOAD NOT
b) AND dan AND NOT
Jika memasukkan logika AND maka harus ada rangkaian yang berada di depannya, karena
penyambungannya seri. Logika pensklaran AND seperti saklar NO dan AND NOT seperti saklar
NC. Instruksi tersebut dibutuhkan jika urutan kerja sistem kendali lebih dari satu kondisi logic
yang terpenuhi semuanya untuk memperoleh satu output. Simbol ladder diagram dari AND dan
AND NOT seperti gambar di bawah ini:
Gambar 2.27 Simbol Logika AND dan AND NOT
c) OR dan OR NOT
OR dan OR NOT dimasukkan seperti saklar posisinya paralel dengan rangkaian sebelumnya.
Instruksi tersebut dibutuhkan jika urutan kerja sistem kendali membutuhkan salah satu saja dari
beberapa kondisi logic terpasang paralel untuk mengeluarkan satu output. Logika pensaklaran
OR seperti saklar NO dan logika pensaklaran OR NOT seperti saklar NC. Simbol ladder diagram
dari OR dan OR NOT seperti gambar di bawah ini :
Gambar 2.28 Simbol Logika OR dan OR NOT
d) OUT dan OUT NOT
Digunakan untuk mengeluarkan output jika semua kondisi logika ladder diagram sudah
terpenuhi. Logika pensaklaran OUT seperti saklar NO dan logika pensaklaran OUT NOT seperti
saklar NC. Simbol ladder diagram dari OUT dan OUT NOT seperti gambar di bawah ini :
Gambar 2.29 Simbol Logika OUT dan OUT NOT
e) AND LOAD (AND LD)
Digunakan untuk kondisi logika ladder diagram yang khusus dimaksudkan untuk
mengeluarkan satu keluaran tertentu. Simbol ladder diagram dari AND LD seperti gambar di
bawah ini:
Gambar 2.30. Simbol Logika AND LOAD.
f) OR LOAD (OR LD)
Digunakan untuk kondisi logika ladder diagram yang khusus dimaksudkan untuk
mengeluarkan satu keluaran tertentu. Simbol ladder diagram dari OR LD seperti gambar di
bawah ini:
Gambar 2.31. Simbol Logika OR LOAD
2.7. Diagram Tangga (Ladder Diagram)
Pada PLC , diagram kontrol dinamakan dengan diagram ladder / tangga. Dinamakan
seperti itu karena bentuknya menyerupai tangga atau bersusun. Gambar berikut adalah contoh
yang menggambarkan bentuk dari diagram ladder.
Gambar 2.32. Contoh Diagram Ladder PLC
Pada gambar 2.32 adalah contoh diagram ladder yang tersusun dari beberapa simbol
kontak. Gambarannya antara lain :
1. Saklar Normally Open (NO), saklar ini menandakan keadaan saklar yang normalnya pada
posisi terbuka / OFF, dan akan ON jika terenergis.
Gambar 2.33. Simbol NO
1. Saklar Normally Close (NC), saklar ini menandakan keadaan saklar yang normalnya pada
posisi tertutup / ON, dan akan OFF jika terenergis.
Gambar 2.34.. Simbol NC
3. Keluaran, dapat berupa relay yang akan mengaktifkan kontak-kontak NO dan NC.
Gambar 2.35. Simbol Keluaran
2.8. CP1E Compact PLC
SYSMAC CP1E Programmable Controller adalah PLC yang dibuat OMRON yang
didesain untuk aplikasi sederhana.
CP1E memiliki beberapa type di antaranya type E CPU Units (basic models) untuk
operasi kontrol standar, penggerak, aritmatik, dan komparasi.sedangkan type N/NA CPU Units
mendukung untuk aplikasi Inverter dan Servo Drive.
CP1E Series dibagi dalam 3 type :
1. E-type ( Basic Models ) tersedia dalam 10 i/o, 14 i/o, 20 i/o, 30 i/o, 40 i/o, 60 i/o.
2. N-type ( Application Models ) tersedia dalam 14 i/o, 20 i/o, 30 i/o, 40 i/o, 60 i/o.
3. NA-type ( Built in Analog ) tersedia dalam 20 i/o built in 2 analog input & 1 analog
output.
2.9. CX-Programmer
Program CX Omron merupakan sebuah software pemprograman PLC untuk
membuat, memonitor dan merubah dari berbagai program PLC Omron. CX Programmer
dapat dijalankan dengan standar minimal komputer prosessor 486 MHz dengan sistem
operasi Windows XP
.
Berikut adalah tampilan dari CX Programmer Ver 9.0
Gambar 2.36. Gambar tampilan CX Programmer versi 9.