01 plc introduction

Programmable Logic Controller (PLC) 1-1

Departement of Engineering Physics-ITB Agustus 2004

Introduction to Programmable Logic Controller

Industrial Automation Research GroupDepartment of Engineering Physics

Bandung Institute of Technology2004



Sejarah Singkat Sistem Kontrol Industri

Era Pneumatic Era PLC

- Proses Diskrit- Sederhana- Sinyal pneumatic 3-15 psi- Sistem kontrol penumatik-mekanik-Input/output terbatas

Era DDC

Proses kontinyu Sederhana Sinyal elektrik analog 4-20 mA Sistem kontrol digital Input output terbatas

Menggantikan relaySinyal elektrik 4-20mASistem kontrol digitalInput/output banyakSistem kontrol yang lebih kompleks seperti PID

Era DCS

Proses kontinyu Lebih kompleks Sinyal elektrik analog 4-20 mA, FF, HART Sistem kontrol digital Input output banyak Algoritma pengontrol PID

Smart InstrumentFCS

Sinyal digitalFF networkDirect download

Electric InstrumentTradisional Instrument



Direct Digital Control (DDC)

4-20 mA

4-20 mA

Controller



Distributed Control System

Controller



Field Control System

Spurs

Con

troller

Controller

Controller



Programmable Logic Controller (PLCs) : An Overview



Sasaran Pelatihan

Mengetahui informasi umum mengenai PLC

Mengerti cara beroperasinya PLC



Pengontrolan di Masa Lalu

Kelistrikan telah digunakan untuk mengontrol

Berbasis pada relay

Relay ini memungkinkan daya listrik men-switch on atau off tanpa men-switch secara mekanik

Relay digunakan untuk kontrol digital sederhana



Perkembangan PLC

Pengembangan komputer dengan biaya rendah telah membawa kepada revolusi teknologi yaitu teknologi PLC

Penggunaan PLC dimulai sejak tahun 1970 an dan menjadi pilihan utama dalam pengontrolan di industri manufaktur

Keuntungan dari PLC :

Efektifitas biaya dalam mengontrol sistem kompleks

Fleksibel

Kemampuan komputasi untuk kontrol canggih

Kemudahan dalam troubleshooting mengurangi downtime.

Komponen yang mudah didapatkan dapat beroperasi tahunan



Relay

Relay digunakan untuk logika kontrol

Relay adalah alat sederhana yang menggunakan medan magnetik untuk mengontrol switch

Kontak yang menutup pada saat energized coil disebut normally open. Kontak yang menutup pada saat tidak ada energized coil disebut normally closed

Arus Listrik

Coil



Bagaimana Mengontrol Relay ?Input tunggal push button

Meng-energized coil

Ladder logic bersesuaianMendrive output relay 220V AC



Pengontrol Relay Sederhana lainnya



Cara Kerja Program PLC

PLC diprogram dengan teknik berdasarkan logika skema pengkabelan relay

Daya listrik ada di sebelah kiri, garis vertikal, hot rail.

Di sebelah kanan disebut neutral rail.

Hot Rail

NeutralInput

Output

Rung

Daya mengalir



Sequential Function Charts (SFCs)

Sequential Function Charts (SFCs) dikembangkan untuk mengakomodasi memprogram dengan sistem advanced

Setiap fungsi sebenarnya berupa program ladder logic sederhana

Fungsi



PLC Connections

Ketika proses dikontrol, PLC menggunakan input dari sensor untuk membuat keputusan dan meng-update output untuk men-drive aktuator

Input

Tanki

LT

PUMPOutp

ut



Cara Kerja CPU

Scanning Input

ScanningOperationExecution!

NewOutput

Real Input

POWER ONLoop kontrol adalah siklus kontinyu dari pembacaan input PLC, memecahkan logika LLD, kemudian mengubah output



Cara Kerja PLCSanity CheckPOWER ON

ErrorSTOPIndikator OnYes

ScanningAll Inputs

Save to Memori

Ladder Logic Solved

ScanningAll Outputs

Outputs Change

Power On

Men-check apakah hardware bekerja dengan benar

Jika ada masalah PLC akan berhenti dan menyalakan indikator error

Mulai membaca (scan) semua input

Ladder logic akan discan (dipecahkan) menggunakan nilai input yang tersimpan tersebut.

Output akan discan

Nilai ouput berubah

Waktu yang diperlukan untuk masing-masing tahapan dalam milliseconds.

POWER ON

Power On

Men-check apakah hardware bekerja dengan benar

Jika ada masalah PLC akan berhenti dan menyalakan indikator error

Mulai membaca (scan) semua input

Ladder logic akan discan (dipecahkan) menggunakan nilai input yang tersimpan tersebut.

Output akan discan

Nilai ouput berubah

Waktu yang diperlukan untuk masing-masing tahapan dalam milliseconds.

No



Ladder Logic Inputs

Normally open, daya akan dialirkan ketika ada kontak di input x

Normally closed, daya akan dialirkan jika tidakada kontak di input x.

Normally OpenOn

OnNormally Closed



Ladder Logic Outputs

OSR

Output Normally Open

Output Normally Closed

One Shot Relay



Konfigurasi Fisik PLC

Chassis adalah suatu tempat yang terdiri dari slot-slot

tempat modul I/O

dipasang.

Fixed

Terdiri dari prosesor, modul input-output, catu daya dalam satu unit

Modular

Terdiri dari prosesor, semua modul input-output sebagai perangkat keras yang dapat dipasang dan dilepas secara terpisah



A Picture of PLC System

Man-Machine InterfaceProgramming Device

PLC PLC PLC PLC

PLC Network

FIELD DEVICES



Tipikal Panel Pengontrol (PLC)

PLC



PLC vs. PC

PC

Menerima masukan dari keyboard dan menampilkan hasil operasi program pada monitor

PLC

Menerima masukan dari suatu alat, seperti switch atau termokopel, dan menetapkan suatu keluaran, seperti menghidupkan lampu atau menutup bukaan katup (valve), berdasarkan hasil operasi program



Typical Configurations for PLC

Medium

Small

Large

Micro



Komponen-komponen Utama PLC

Catu Daya

Prosesor

Memori

ModulKeluaran

ModulKeluaran

Peralatan pemrograman

M



Power Supply

110/220 VAC External Power Supply Supply

110/220 VAC Internal Power Supply Supply



Prosesor dan Memori

Prosesor 80386/80486

Random Access Memory (RAM)

Electrically Erasable Programmer Read Only Memory (EEPROM)



Sistem Input/Output

Modul input/output diskrit

Modul input/output analog

Modul khusus

Modul intelijen

Modul komunikasi



Electrical Design and Constructions

Department of Engineering Physics

Bandung Institute of Technology

December 2003



Sasaran Pelatihan

Isu-isu Electrical wiring ; pengkabelan wiring dan layout, grounding, shielding dan muatan induktif

Enclosures

Mendiskusikan tentang desain-desain elektrik yang mesti dipahami sebelum mengimplementasikan PLC di lantai pabrik

Untuk mempelajari desain controller termasuk : skema elektrik, panel layout, grounding, shielding, enclosures.



ELECTRICAL WIRING DIAGRAMS

Transformers untuk menurunkan tegangan AC

Power contacts untuk meng-enable/disable power ke mesin secara manual

Terminals mengkoneksikan perlatan

Fuses or breakers daya akan mati jika ada kelebihan arus

Grounding untuk menyediakan jalur untuk arus listrik ketika terjadi kegagalan elektris

Enclosure untuk melindungi peralatan dan manusia ketika kecelakaan

Control cabinet biasanya disuplai dengan tegangan AC phasa tunggal 220/440 Vac, atau 3 phasa 330/550 Vac dan dengan tegangan yang berbeda



A Physical Layout for the Control Cabinet

Daya AC



Final Panel Wiring

Transformer

Main Breaker

Terminal Block

Contactors

Overload

Tombol Start dan Stop



Selecting Voltages

Ketika memilih selang tegangan beberapa cara berikut dapat menghemat waktu, tenaga dan biaya. Gambar di samping menunjukkan tiga input card yang berbeda. Jika desain awal memilih satu standar power supply untuk sistem tersebut, maka hanya diperlukan satu input card saja.



Grounding dan Common

Ground berasal dari fakta bahwa kebanyakan sistem elektrik terhubung dengan metal yang ditanam di bumi, hal ini diperlukan jika terjadi kegagalan elektrik, arus listrik dapat langsung dialirkan ke bumi. Fungsi dari ground adalah untuk safety

Istilah common mengacu kepada tegangan referensi yang akan dipergunakan oleh komponen elektronika dalam sistem sebagai acuan tegangan nol-nya. Common adalah untuk tegangan referensi.

Ground

Building

Common

Referensi 0 V

Grounding



Grounding for Safety

Daya AC Load

Transformator Load

Grounding



Eliminating Ground Loops

Power Supply

Device A

Device B

Power Supply

Device A

Device B

Ground Loops, Terlalu banyak kabel Direkomendasikan



Wiring

Sejumlah arus listrik dibawa melewati kabel, sangat penting untuk menggunakan kabel yang berpenampang besar. Penampang besar mempunyai resistansi yang lebih kecil dan panas yang kurang. Standar kabel tertera di tabel sebelah kanan.



Suppressors

Kebanyakan dari kita telah mengenal generator Vandegraaf, atau beberapa peralatan induktif yang bisa menimbulkan percikan api. Di lantai pabrik, beban induktif ini menjadi masalah desain. Ini termasuk peralatan seperti motor yang besar. Akar dari permasalahan ini adalah coil dari kabel berlaku seperti induktor ketika aliran berlaku menyebabkan medan magnetik, menyimpan energi. Ketika tegangan tersebut dimatikan, energi yang tersimpan akan keluar dan mengalir ke sistem elektrik. Sebagai akibatnya ketika beban induktif dinyalakan, energi listrik yang diperlukan sangat besar sehingga menyedot sejumkah besar energi listrik sistem. Ketika beban induktif tersebut dimatikan, terjadi kelebihan daya yang akan merusakan peralatan listrik yang lain.



Surge Suppressors



PLC Enclosures

Dirt Cabinet seperti Nema 4 or 12 dapat membantu PLC mengatasi masalah ini.

Humidity

Temperature chip semiconductor di PLC beroperasi di temperatur yang ditentukan. Temperature yang diizinkan biasanya antara 0-60 C

Shock and Vibration untuk mencegah hal itu biasanya dipasang elastomer khusus atau pegas.

Interference medan elektromagnet dari sumber lain dapat menginduksi aliran listrik

Power daya bisa berfluktuasi di pabrik, misalnya ketika alat yang besar di hidup atau matikan. Untuk mencegah ini opsi bervariasi tersedia. Menggunakan transformer berisolasi, UPS (Uninterruptable Power Supply)



NEMA Enclosures

Standar kotak pelindung telah dikembangkan oleh NEMA (National Electric Manufacturers Association). Kotak pelindigudung ini digunakan untuk tegangan di bawah 1000Vac. Daftar di samping menunjukkan tipe-tipe kotak pelindung (enclosure). Tipe 12 paling banyak digunakan.



NEMA Enclosures Table



Wire and Cable Grouping

Di cabinet konduktor biasanya melewati saluran (channel) atau bundle. Ketika konduktor berbeda diletakan bersisian, masalah bisa timbul. Pedoman pemasangan konduktor bisa dilihat pada gambar di bawah.

Noise ++

Sensitif ++

Katagori 3 Tegangan DC rendah

Komunikasi lokal

Katagori 2 Sinyal I/O analog

Daya I/O AC/DC rendahRemote Communications

Katagori 1 AC power lines

Daya I/O AC/DC tinggi



FAIL-SAFE DESIGN

Semua sistem bisa fail sewaktu-waktu. Desain fail-safe akan meminimalkan kerusakan baik ke peraltan maupun ke manusia. Jika kebel tersebut terpotong atau koneksi bermasalah peralatan masih bisa di selamatkan.

NO (Normally open) jika ada masalah, proses tidak akan dimulai, tidak ada kontak.

NC (Normally Closed) Emergency-stop adalah saklar NC, jika ditekan maka akan mematikan semua sistem elektrik bukan hanya PLC.

Hardware

Menggunakan redudansi

Secara langsung terhubung dengan mergensy stop pada PLC atau daya utama

Menggunakan prosedur start up pengontrol ketika mengecek suatu masalah

Tombol Shutdown harus mudah diraih di titik mana saja di seputar mesin



Quiz

Apakah Perbedaan common dan ground?

01 plc introduction

Documents