PLC

PENGERTIAN

Programmable Logic Controllers (PLC) adalah komputer elektronik yang mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam [2].

Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah :sistem elektronik yang beroperasi secara dijital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O dijital maupun analog [3].

Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai berikut :

1. Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah diubah-ubah fungsi atau kegunaannya.

2. Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara aritmatik dan logic (ALU), yakni melakukan operasi membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya.

3. Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.

PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay sequensial dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang telah dibuat dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang digunakan sudah dimasukkan.Alat ini bekerja berdasarkan input-input yang ada dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan meng-ON atau meng-OFF kan output-output. 1 menunjukkan bahwa keadaan yang diharapkan terpenuhi sedangkan 0 berarti keadaan yang diharapkan tidak terpenuhi. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output banyak.

Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas. Dalam prakteknya PLC dapat dibagi secara umum dan secara khusus [4]. Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut:

1. Sekuensial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step atau langkah dalam proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat.

2. Monitoring Plant. PLC secara terus menerus memonitor status suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut pada operator.

Sedangkan fungsi PLC secara khusus adalah dapat memberikan input ke CNC (Computerized Numerical Control). Beberapa PLC dapat memberikan input ke CNC untuk kepentingan pemrosesan lebih lanjut. CNC bila dibandingkan dengan PLC mempunyai ketelitian yang lebih tinggi dan lebih mahal harganya. CNC biasanya dipakai untuk proses finishing, membentuk benda kerja, moulding dan sebagainya.

Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal masukan proses yang dikendalikan lalu melakukan serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori lalu menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan lainnya.

SKEMA

CARA PENGATURAN 

Saat ini penggunaan bahasa pemrograman berbasis objek sedang menjadi trend yang tak terhindarkan. Vendor perangkat lunak menawarkan bahasa dengan karakter tersebut dengan sebuah kosa kata yang cantik, yakni Visual, sehingga kita kenal Delphi milik Borland, Visual C++, Visual Basic, atau Oracle, PowerBuilder, Visual dBase, Visual Foxpro, untuk aplikasi database. Tak terkecuali dalam aplikasi sistem kontrol industri, perangkat yang ditawarkan para vendornya juga semakin mendukung penggunaan pemrograman visual. Seperti Visual Basic, misalnya, kalangan industri sistem kontrol memberikan peluang untuk pengembangan sistem mereka dengan bahasa ini, terutama di kalangan pengguna sistem berbasis Windows. Yokogawa, ABB, Wonderware, adalah nama yang bisa disebutkan untuk hal ini.

                Dalam artikel ini, kita akan mengetengahkan bagaimana Visual Basic digunakan mengakses data yang terdapat dalam memori sebuah PLC. Bahasa yang kita gunakan ialah Visual Basic 6.0 dan PLC-nya dari keluarga Omron. Komunikasi dilakukan melalui port serial. Aplikasi ini dibangun sebagai

implementasi konsep dasar pertukaran data antara PLC dengan PC, dan membuka jalan bagi eksplorasi permasalahan komunikasi data lebih jauh dalam sistem kontrol industri. Pengesetan nilai setpoint parameter proses merupakan contoh utama penerapan program ini.

Rancangan Aplikasi

                Pada aplikasi ini, kita mengisikan sebuah data diskret ke PLC. Masukan yang kita berikan dari antarmuka Visual Basic ini akan ditunjukkan dalam bit indicator pada card I/O PLC . Apabila data adalah bit 1, maka indicator akan menyala. Apabila data nol indicator-nya tidak menyala. 

Persiapan Setting Sistem


* Pengesetan Host Link Units


Host link Unit berfungsi untuk menjembatani PC dalam memonitor status pengoperasian dan lokasi data dari PLC. Dalam hal ini kita menggunakan OMRON CQM1-CIF02. Parameter komunikasinya sudah ter-setting standar yaitu :


1. Kecepatan Transmisi.
Baud-rate = 9.600 bps


2. Format data untuk sebuah karakter.
Nomor start bits = 1
Panjang data = 7 bits
Event (vertical) parity = 1 bits
Nomor stop bits = 2


* Pengesetan PC/Komputer


PC diset melalui pemrograman / penulisan kode, yaitu dengan men-set properti kontrol komunikasi. Pengesetan parameter kecepatan transmisi dan format data pada properti harus benar-benar sama dengan pengesetan pada Host link Unit.


Pemaketan Data
Agar dapat membaca ataupun menulis, satu rangkaian data harus dikirim dengan bentuk paket terstruktur yang disebut frame. Masing-masing lokasi data atau memori data mempunyai bentuk frame yang berbeda. Dalam contoh disini kita menuliskan data pada lokasi data IR (Internal Relay). Frame penulisannya:

Pemrograman Visual Basic
               Berdasarkan data resource dan rancangan sistem kita, maka kita bisa memulai pembuatan program yang kita butuhkan. Dalam aplikasi ini window yang kita buat sebagai antarmuka aplikasi merupakan window sederhana dengan jumlah objek minimum yang mencukupi. Objek ini kita butuhkan sebagai bagian dari perangkat komunikasi serial dalam perangkat lunak. Untuk ini kita buat ambil sebuah objek komunikasi dengan nama default Comm1, dan tiga buah text box dan label yang sesuai.


Algoritma program meliputi pengaktifan port, pembacaan isi port, pembuatan frame data yang memenuhi syarat bisa dibaca PLC, yakni dengan frame yang telah kita sebutkan di atas, pengiriman data, dan pembacaan respon dari PLC. Pengecekan isi buffer merupakan opsional (tambahan saja).
Kode Program
Pengaktifan Port
Private Sub Form_Load()
Comm1.CommPort = 2
Comm1.Settings = "9600,E,7,2"
Comm1.PortOpen = True
End Sub
Properti CommPort bertugas men-set nomor serial port yang digunakan oleh PC. Karena kita menggunakan port COM 2 dan nama kontrol komunikasinya adalah Comm1, maka kodenya Comm1.CommPort = 2.


Properti Settings bertugas men-set baud rate, parity, data bits dan stop bits COM2. Dalam hal ini baud-rate = 9.600 bps, nilai parity = even, panjang data 7 bits dan stop bit =2.


Properti PortOpen bertugas men-set keadaan COM 2, terbuka atau tertutup. Karena kelompok kode di atas dieksekusi pada saat awal program komunikasi di run, maka isinya Comm1.PortOpen = True.


Perhitungan FCS dan Pengiriman data.


FCS (Frame Check Sequence) adalah hasil konversi 8-bit data ke 2 digit karakter ASCII. Ke 8-bit data merupakan hasil dari exclusive OR secara berurut (sequence) karakter pertama hingga karakter terakhir pada sebuah frame. Perhitungan FCS ini kita letakkan dalam event kotak perintah (command box).


Private Sub Command1_Click()
Dat$ = Text1.Text
L = Len(Dat$)
A = 0
For I = 1 Sd L
Opo$ = Mid$(Dat$, I, 1)
A = Asc(Opo$) Xor A
Next I
FCS$ = Hex$(A)
If Len(FCS$) = 1 Then
FCS$ = "0" + FCS$
End If
DatTX$ = Dat$ + FCS$ + "*" + Chr$(13)
Comm1.Output = DatTX$
End Sub


Paket data akan yang dikirim diletakan dalam variabel DatTX$.


Pengambilan Respons PLC dari Buffer


Setiap kejadian pembacaan data ataupun penulisan harus melibatkan 2 perintah, yaitu kirim data dan terima respon. Perintah terima respon bertujuan agar buffer tetap bersih/kosong pada saat awal dan akhir kejadian, sehingga data yang terbaca tidak tercampur oleh sisa data (respon) dari kejadian sebelumnya.
Private Sub Command2_Click()
Text2.Text = Comm1.Input
End Sub
Hasil pembacaan diletakkan pada Text2.


Pengecekan isi buffer
Private Sub Command3_Click()
Text3.Text = Comm1.InBufferCount
End Sub
Properti InBuffercount bertugas untuk mengetahui jumlah karakter di dalam buffer. Jadi dalam hal ini Text3 berguna untuk memonitor jumlah karakter dalam buffer.

Antarmuka aplikasi akan tampak seperti window pada gambar 2. Pada antarmuka ini, data yang kita kirim harus sudah diketik oleh pengguna dalam bentuk frame tanpa "*" dan "|" (karena keduanya sudah kita tuliskan dalam kode program). Setelah diketikkan isi datanya, baru kita tekan tombol Transmit.

Tampak bahwa isiannya ialah @00WR0110FFFF, yang berarti:

Channel : 110 atau 0110 dalam 4 digit desimal

Data: FFFF dalam heksa

Setelah kita tekan Transmit kita tekan Response, untuk mendapatkan data respon dari PLC (yang merupakan pengecekan apakah data yang kita kirim telah diterima PLC). Dengan method Input PLC akan memberi respon dengan frame @00WR0045*|, yang berarti data telah diterima PLC.

Dengan menekan tombol Buffer, isi buffer diketahui kosong, karena telah didahului proses pengambilan isinya melalui penekanan tombol Response.

                Dengan proses di atas kita telah berhasil membuat sebuah antarmuka komunikasi dasar antara komputer dengan mesin PLC kita. Dengan kemudahan pemrograman visual, aplikasi ini tentu amat potensial dikembangkan agar semakin baik dan memudahkan pengguna. Fasilitas penulisan data dalam desimal (misalnya setpoin suhu pada boiler), atau pengesetan alamat secara otomatis dari database yang memuat alokasi memori PLC merupakan contoh pengembangan dalam hal ini.

ALAT

Perangkat PowerLine Communication

Perangkat-perangkat yang dibutuhkan dalam merealisaikan jaringan PLC yaitu Base Station, Modem, Repeater, dan Gateway. Base Station dan Modem adalah perangkat dasar dari sistem PLC. Tugas utama dari perangkat dasar adalah persiapan sinyal dan konversinya yang untuk selanjutnya ditransmisikan melalui kabel listrik dan akan ditangkap di penerima. Berikut ini penjelasan fungsi dari masing-masing perangkat PLC

a. Modem

Sebuah Modem PLC merupakan alat dasar komunikasi data yang digunakan oleh pengguna melalui media transmisi kabel listrik. Pada sisi pengguna ada beberapa standard interface yang dapat digunakan, misalnya Ethernet dan USB dan RJ45. Pada sisi lainnya Modem PLC ini dihubungkan dengan kabel listrik yang menggunakan metode kopling khusus sehingga dapat menginjeksikan sinyal data ke media kabel listrik dan dapat diterima di sisi penerima.

Kopling tersebut berguna untuk memastikan pemisahan listrik dengan aman dan juga berguna sebagai high pass filter yang memisahkan sinyal komunikasi diatas frekuensi 9 kHz dari frekuensi daya listrik 50 atau 60 Hz. Untuk mengurangi emisi elektromagnetik dari saluran listrik, kopling tersebut bekerja diantara 2 fasa pada area akses dan antara sebuah fasa dan pada konduktor yang netral di area dalam rumah. Modem PLC ini melakukan semua fungsinya pada layer fisik termasuk modulasi dan pengkodean. Data link juga dilakukan pada Modem PLC ini termasuk MAC (Medium Access Control) dan LLC (logical Link Control) sublayer

b. Base Station

Sebuah Base Station PLC menghubungkan sistem akses dari PLC ke jaringan backbone. Base Station ini merealisasikan hubungan antara jaringan komunikasi backbone dan media transmisi kabel listrik. Namun, Base Station tidak menghubungkan perangkat pengguna secara sendiri, tetapi dapat menyediakan jaringan komunikasi multiple, seperti xDSL, SDH untuk koneksi jaringan kecepatan tinggi, WLL untuk koneksi wireless, dan lainnya. Dengan cara ini, sebuah Base Station dapat digunakan untuk merealisasikan hubungan dengan jaringan Backbone menggunakan teknologi komunikasi yang bervariasi.

Biasanya Base Station mengontrol jaringan akses PLC. Namun, realisasi dari jaringan kontrol atau fungsi khususnya dapat direalisasikan dalam cara terdistribusi. Pada kasus khusus setiap Modem PLC dapat mengambil alih kontrol sebuah jaringan operasi dan perealisasian hubungan dengan jaringan backbone

c. Repeater

Dalam beberapa kasus, jarak antara pengguna PLC yang ditempatkan di jaringan layanan low-voltage dan Base Station terlalu jauh untuk saling terhubung. Agar dapat terealisasi maka dibutuhkan beberapa Repeater. Repeater berfungsi membagi jaringan menjadi beberapa segmen, dan dapat mengubah jangkauan yang dapat dicakupi oleh jaringan sistem PLC. Segmen atau tingkatan pada jaringan dipisah dengan menggunakan frekuensi yang berbeda-beda. Cara kerjanya yaitu Repeater menerima sinyal transmisi pada frekuensi f1, dikuatkan dan diinjeksikanke jaringan namun dalam bentuk frekuensi f2. Namun, Repeater tidak mengubah isi dari informasi yang ditransmisikan

d. Gateway

Ada 2 pendekatan untuk koneksi yang dapat dilakukan oleh pengguna PLC melalui soket dinding ke jaringan sistem PLC:

1. Direct connection, yaitu koneksi langsung

2. Indirect connection over a Gateway, yaitu koneksi melalui Gateway

Pada kasus pertama, Modem PLC langsung dihubungkan ke seluruh jaringan Lowvoltage dan juga langsung terkoneksi ke Base Station. Tidak ada pembagian antara area outdoor dan indoor, dan sinyal komunikasi ditransmisikan melalui unit Power meter. Namun, layanan pada jaringan Power Supply indoor dan outdoor sangatlah berbeda, yang dikarenakan masalah tambahan lain yaitu karakteristik dari saluran transmisi dan masalah kesesuaian elektromagnet.

Oleh karena itu, pada sistem indirect connection digunakan sebuah Gateway dan sering digunakan sebagai solusi untuk the direct connection. Gateway digunakan untuk membagi jaringan akses PLC dengan jaringan PLC di dalam gedung atau rumah. Gateway juga mengkonversikan atau mengubah sinyal yang ditransmisikan antara frekuensi yang digunakan wilayah akses dan area gedung atau rumah. Biasanya diletakkan dekat dengan meteran listrik. Fungsi tambahan lainnya yaitu memastikan pembagian akses dalam sebuah rumah atau gedung pada logical network. Sehingga, Modem PLC yang ada pada area ruang lingkup sebuah gedung atau rumah dapat saling berkomunikasi tanpa khawatir informasi akan keluar ke area akses. Pada kasus ini, sebuah Gateway PLC berfungsi sebagai local Base station yang mengontrol komunikasi antara Modem PLC internal dan juga antar alat internal dan sebuah akses network. Umumnya sebuah Gateway dapat diletakkan dimanapun di dalam jaringan akses PLC untuk menyediakan sinyal regenerasi(fungsi sebagai Repeater) dan juga pembagi jaringan pada level logical. Dengan cara ini, sebuah PLC dapat dibagi menjadi beberapa subnetwork yang menggunakan media transmisi fisik yang sama

Kedua Gateway dioperasikan sebagai Repeater yang mengkonversikan sinyal transmisi antar frekuensi f1 dan f2(atau f2 dan f3), sama baik dengan f2 dan f3(atau f2 dan f3). Komunikasi antar anggota dari subnetwork dan Base station sangat mungkin jika melalui Gateway yang bertanggung jawab Namun, jaringan tersebut dapat diatur sehingga Base Station tersebut langsung mengontrol sejumlah pengguna (subnetwork I). Gateway tersebut dihubungkan ke jaringan dengan cara yang sama seperti Repeater. Kesimpulannya, jumlah yang meningkat dari Gateway dalam sebuah jaringan PLC mengurangi kapasitas dan mengakibatkan biaya yang tinggi. Namun, saat Repeater hanya menyediakan sinyal sederhana yang diteruskan, Gateway dapat menyediakan layanan pembagian secara pintar pada sumber jaringan yang ada, dan memastikan jaringan yang lebih efisien