program logic controller

DASAR - DASAR

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)

MIGRASI SISTIM KONTROL PJB UP.BRANTAS PLTA GIRINGAN UNIT 3

DAFTAR ISI

Halaman

BAB 1. PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) ................................................... 1

1. Pengertian PLC ................................................................................................... 1

2. Konfigurasi Hardware PLC 2

2.1. Modul Input ....................................................................................................... 5

2.2. Modul Output ..................................................................................................... 7

2.3. Modul CPU (Central Processing Unit) .................................................................... 10

2.4. Modul Power Supply ............................................................................................ 12

3. Software PLC ....................................................................................................... 13

4. Organisasi Memori pada PLC ................................................................................. 20

5. Scanning Process ................................................................................................. 24

6. Internal Bit .......................................................................................................... 24

BAB II. KONFIGURASI PLC PADA SISTEM KONTROL

1. Konfigurasi PLC terhadap sistemnya sendiri (self configuration) .............................. 26

Stand Allone System ............................................................................................ 27

Redundant System .............................................................................................. 28

Triple Modular Redundancy (TMR) ........................................................................ 30

2. Konfigurasi PLC terhadap sistem kontrol keseluruhan (Overall Configuration) ........... 31

Direct Digital Control (DDC) .................................................................................. 31

Data Acquisition and Monitoring System (DAS) ....................................................... 32

Supervisory Control & Data Acquisition (SCADA) ..................................................... 33

Distributed Control System (DCS) .......................................................................... 35

Daftar Pustaka ............................................................................................................. 41

KATA PENGANTAR

Dalam sistem otomasi pada industri, khususnya pada industri Pembangkit Listrik yang ada

sekarang ini, penggunaan PLC (Programmable Logic Controller) merupakan suatu piranti utama

pada sistem kontrolnya. Banyak sistem-sistem kontrol konvensional beralih menggunakan PLC

karena dinilai lebih andal dan mudah dalam penggunaannya.

Saat ini penggunaan PLC tidak terbatas hanya pada sistem kontrol saja, lebih dari itu

seiring dengan perkembangan teknologi computer, PLC digunakan juga sebagai jembatan

untuk keperluan Sistem Informasi pada suatu Plant yang menjamin penyajian data secara real

time, akurat dan up-to date.

Untuk itu, penulis sengaja menyusun buku pegangan Pengantar Dasar PLC ini agar bisa

dijadikan sebagai bahan acuan dalam memahami dan memepelajari tentang konsep-konsep

dasar tentang hardware maupun software dari PLC.

Akhirnya, penulis menyadari bahwa buku pegangan ini sangat jauh dari sempurna, untuk

itu penulis mengharapkan kritik dan saran demi sempurnanya buku pegangan ini, dan semoga

buku ini dapat dijadikan salahsatu pegangan dalam praktek kita sehari-hari dilapangan.

Penulis

1

MATERI KURSUS PEMBEKALAN MIGRASI SISTIM KONTROL PLTA GIRINGAN UNIT 3.

TOPIK : DASAR DASAR PLC HANDOUT : PLC

HALAMAN : 1 - 41

BAB I

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) 1. Pengertian PLC

Programmable Logic Controller (PLC) menurut tata bahasa bisa diartikan sebagai suatu

alat pengatur/pengendali logika yang bisa diprogram. Menurut fungsinya PLC adalah suatu

perangkat elektronik yang digunakan sebagai alat pengatur/pengendali yang cerdas dan atau

otomatis pada suatu proses logika sekuensial maupun proses pengaturan/pengukuran pada

suatu sistem kontrol yang dapat diprogram sesuai keinginan.

Keuntungan PLC dibanding dengan sistem logika sekuensial elektromekanik /rangkaian

relay konvensional antara lain :

1. PLC dapat diprogram dan mudah melakukan modifikasi.

2. Mudah dalam pengawatan/instalasi

3. Mudah dalam pengoperasian

4. Mudah dalam pemeliharaan dan perbaikan

5. Cepat dalam melakukan pengembangan sistem

6. Lebih modern dan mendukung pada sistem kontrol-informasi

7. Penyajian data pada proses pengukuran lebih akurat

8. Proses pengaturan lebih presisi

9. Harga relatif lebih murah untuk aplikasi sistem yang besar.

Aplikasi PLC pada dunia industri antara lain digunakan pada :

1. Conveyor System

2. Food Processing

3. Machine Tool

4. Lift Control System

2



HALAMAN : 1 - 41

5. Security Control System

6. Power Station Plant

7. Water Treatment, dll

2. Konfigurasi Hardware PLC

Sekarang ini dipasaran banyak sekali produk PLC yang dikeluarkan oleh beberapa

industri otomasi (Automation Industry) dengan berbagai type dan jenisnya. Masing-masing

produk memiliki ciri dan kelebihan sendiri.

Umumnya, menurut modelnya , PLC dapat dibagi dalam dua kelompok, yaitu :

a. Pure Controller, yang sering digunakan hanya untuk fungsi otomasi mesin

b. RTU (Remote Terminal Unit), yang sering digunakan dalam aplikasi SCADA

(Supervisory Control and Data Acquisition)

Namun ada pula produk yang menggabungkan kedua fungsi diatas dalam satu PLC. Menurut

desain bentuknya, PLC dapat dibedakan menjadi 2 bentuk, yaitu :

a. Compact design

b. Rack Mounting

Gbr.2.1. PLC jenis Compact Design produk Control Microsystems

3



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.2.2. PLC jenis Rack Mounting produk Schneider Electric

Pada jenis Compact design, CPU dan Unit I/O menjadi satu kesatuan dengan kapasitas

tertentu. Penambahan modul bisa dilakukan dengan batasan tertentu dengan menggunakan

Bus Cable atau Modul Connector. Sedangkan pada jenis rack mounting, modul-modul CPU dan

I/O atau modul tambahan lainnya dipasang pada suatu Backplane dengan kapasitas slot

tertentu. Penambahan modul biasanya diiringi dengan penambahan slot pada Backplane juga

dengan kapasitas tertentu.

Kemampuan suatu PLC biasanya didasarkan pada :

1. Ukuran memory.

2. Kapasitas dan kemampuan Input/Output (I/O Capacity)

3. Jumlah Blok instruksi (Instruction Blok Capacity)

4



HALAMAN : 1 - 41

4. Waktu scan (Scanning Time)

5. Resolusi ADC (Analog to Digital Converter)

Bagian-bagian penting dari hardware PLC adalah :

1. Unit input (masukan)

2. Unit output (keluaran)

3. Unit processor dan Unit memory

4. Port Comunication (terminal komunikasi)

5. Power Supply

Diagram Blok dari konfigurasi hardware suatu PLC dapat dilihat pada gambar 2.3 berikut ini.

Gbr. 2.3. Blok diagram konfigurasi hardware PLC

Modul Input

Central Processing Unit

Memory

Modul Output

Programming Device

Power Supply

5



HALAMAN : 1 - 41

Gbr. 2.4. Hubungan PLC dengan Plant Control System

2.1. Modul Input

Modul input berguna sebagai bagian yang memberikan masukan kedalam prosesor. Menurut

sinyal masukannya modul input dibagi dalam 2 jenis, yaitu:

a. Digital Input

Modul ini menerima sinyal digital berupa status 1 atau 0 ( on atau off) dari switch, push

botton, limit switch, lengan-lengan aux relay, dll. Pada modul digital input yang perlu

diperhatikan adalah :

Tegangan kerja kontak, misalnya 5VDC, 24VDC, 48VDC, 110VDC, 110VAC, 220VAC.

Sumber tegangan Common positip (+) atau Common Negative (-)

Waktu transisi (switching time) dari On ke Off dan sebaliknya.

Jumlah kanal permodul, misalnya 8 chanel, 16 chanel ,32 chanel, 64 chanel atau 96

chanel.

6



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.2.5. Wiring Modul Digital Input

b. Analog Input.

Modul analog input berfungsi untuk menerima masukan besaran sinyal analog berupa arus

atau tegangan dari tranducer atau besaran-besaran electric dari sensor. Yang perlu

diperhatikan pada modul ini adalah :

Besar dan jenis sinyal analognya, misalnya : 0~5VDC, 0~10VDC, -5 ~ +5 VDC, 0 ~ 20

mA, 4 ~ 20 mA atau RTD, Thermocouple, dll

Resolusi ADC (Analog to Digital Converter), misalnya 8 bit, 10 bit, 12 bit, 15 bit, atau 16

bit.

Accuracy (%)

Bipolar/Unipolar input atau single ended input

Banyaknya chanel setiap modul, misalnya 4 ch atau 8 ch.

7



HALAMAN : 1 - 41

Gbr. 2.6. Contoh Wiring dan spesifikasi Modul Analog Input dan Modul Analog Output produk Schneider Electric

2.2. Modul Output Modul output berfungsi untuk meneruskan output hasil pemrosesan data dari CPU. Menurut

jenisnya, modul output dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :

a. Digital Output

Modul ini akan meneruskan sinyal digital 1 atau 0 ( On atau Off ) yang dapat dihubungkan

pada komponen lampu, kontaktor, selenoid, dll. Yang perlu diperhatikan dalam memilih

modul Digital output ini adalah :

1. Jenis kontak yang dipakai

2. Beban kontak (Contact ratting)

3. Waktu kerja (Operating time)

8



HALAMAN : 1 - 41

Modul digital output dibedakan menjadi 2 jenis yang dilihat dari komponen utama

kontaknya, yaitu jenis elektronik dan jenis mekanis. Jenis elektronik umumnya

menggunakan transistor, SCR, atau Mosfet sedangkan untuk jenis mekanis menggunakan

relay. Pemilihan jenis DO ini harus disesuaikan dengan kebutuhan dan perhitungan biaya

yang dikeluarkan. Pertimbangan teknis tetaplah menjadi acuan yang utama karena masing-

masing memiliki kelebihan dan kekurangannya, yaitu :

Jenis Elektronik Jenis Mekanis

Tidak ada kontak mekanis, lebih awet Ada kontak mekanis, aus (ada bunga

api), umur berkurang

Tidak berisik Ada bunyi kontak

Non-bounching Bounching

Polarity Supply Free polarity supply/ free contact

NO only/ NC only NO/NC enable

High speed turn on/off Low speed turn on/off

Free maintanance Kontak harus sering diganti

Mahal Relative murah

Gambar berikut contoh wiring dan spesifikasi teknis modul DO 5409

9



HALAMAN : 1 - 41

Gbr. 2.7. Contoh wiring modul digital output jenis Mosfet

Gbr.2.8. Spesifikasi teknis Modul DO type 5409 produk Control Microsystems

10



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.2.9. Contoh wiring Modul DO jenis Relay Output

11



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.2.10. Spesifikasi teknis modul DO produk Control microsystems

b. Analog Output

Modul Analog output berfungsi meneruskan sinyal hasil pemrosesan pada CPU berupa

besaran analog (arus/tegangan) untuk diteruskan pada peralatan meter, display, converter

actuator, dll. Hal yang harus diperhatikan dalam pemilihan modul Analog Output ini sama

dengan karakteristik pada modul analog input. Contoh spesifikasi teknisnya bisa dilihat pada

gambar 2.6. diatas.

2.3. Modul CPU (Central Processing Unit)

Modul CPU memiliki arsitektur hardware yang berlainan, tergantung jenis PLC yang dipakai,

apakah Compact Design ataukah Rack Mounting. Namun secara garis besar, pada modul CPU

didalamnya terdiri dari processor, memory, dan port komunikasi. Fungsi utama dari CPU adalah

sebagai modul pemroses utama, adapun proses yang dilakukan sangat tergantung dari

program yang telah disimpan dalam memory. Memory selain berfungsi sebagai tempat

penyimpan program, juga sebagai lalulintas data dan hasil pemrosesan dari prosesor yang

selanjutnya dikirim pada bagian output. Arsitektur memory-pun bisa berbeda-beda, umumnya

dalam bentuk RAM atau ROM (EPROM/EEPROM). Jika menggunakan RAM, biasanya dilengkapi

dengan batere yang berfungsi mempertahankan isi program pada memori.

Port Comunication atau terminal komunikasi berfungsi sebagai terminal/jalur komunikasi data

yang digunakan antara PLC dengan Programming Device/PC (personal computer) atau antar

PLC sendiri baik secara langsung maupun dengan perantaraan alat lain seperti modem, hub,

dll.

Secara hardware, terminal komunikasi bisa berupa :

1. RS232

2. RS485

12



HALAMAN : 1 - 41

3. RJ45

4. RG6/ RG8

5. Optik

Pada aplikasi komunikasi antara PC dengan PLC, maka PC bisa berfungsi sebagai :

1. Unit Programmer, yaitu perangkat pembuat program aplikasi PLC untuk keperluan down

loading, up loading dan debugging.

2. HMI (Human Machine Interface), yaitu sebagai perantara dalam pengoperasian antara

manusia dengan mesin (pengganti console desk dan display konvensional)

3. Atau bisa berfungsi keduanya.

Ada beberapa syarat penting yang harus dipenuhi agar suatu PLC bisa berkomunikasi, yaitu :

1. Secara hardware, meliputi : koneksi pin terminal komunikasi, jenis kabel/media yang

dipakai, panjang kabel/jarak jangkauan yang diijinkan, serta penggunaan modul

interface (bila digunakan).

2. Secara software, meliputi : protocol komunikasi, setting parameter (baudrate, parity,

address)

Berikut contoh spesifikasi teknis modul CPU:

13



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.2.11. Spesifikasi Modul CPU Type Quantum produk Schneider Electric

2.4. Modul Power Supply

Bagian terakhir adalah modul power supply. Modul ini merupakan sumber daya bagi

bekerjanya PLC. Input power supply ini bisa berupa tegangan AC maupun DC dengan besaran

dan kapasitas tertentu sesuai dengan kebutuhan. Pada PLC jenis Compact Design, power

supply biasanya sudah menyatu dengan CPU.

Yang perlu diperhatikan dalam pemilihan modul power supply ini adalah :

1. Besarnya tegangan input, misalnya 24VDC, 110VDC, 110/220VAC, dll.

2. Kapasitas beban maksimum, misalnya 4A, 8A, dst

3. Operating mode , misalnya Redundant, standalone atau summable

Berikut adalah contoh spesifikasi teknis modul power supply :

14



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.2.12. Contoh Spesifikasi teknis modul power supply

3. Software PLC

Agar suatu PLC bisa bekerja sesuai dengan yang diinginkan, maka PLC mutlak harus di

program. Terdapat berbagai bahasa pemrograman pada PLC, yaitu :

a. Ladder Diagram (Lad)

Contoh :

15



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.3.1 Contoh Ladder diagram

b. Function Blok Diagram (FBD)

Contoh :

16



HALAMAN : 1 - 41

Gbr. 3.2. Contoh Function Blok Diagram

c. Sequencial Function Chart (SFC) atau Ghrafchat

Contoh :

17



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.3.3. Contoh Sequencial Function Chart (SFC) atau Ghrafchat

18



HALAMAN : 1 - 41

d. Structured Text (ST) Contoh :

Gbr. 3.4. Contoh Structured Text (ST)

19



HALAMAN : 1 - 41

e. Instruction list (IL) Contoh :

Gbr. 3.5. Contoh Instruction List (IL)

20



HALAMAN : 1 - 41

Dari kelima metode pemrograman PLC diatas, metode Ladder Diagram sangat populer

digunakan oleh para programmer PLC, ini disebabkan metode Ladder Diagram sangat mudah

dipelajari dan dimengerti (user friendly) serta mudah dalam melakukan pelacakan kesalahan

pada pemrograman (tracing program).

Pada kenyataannya, setiap produsen PLC akan selalu menyertakan programming

softwarenya sendiri-sendiri dengan cara dan metode yang berbeda-beda. Jadi dalam hal ini jika

kita menggunakan software untuk PLC Omron akan berbeda dengan software untuk PLC

Siemens. Sehingga jika kita terbiasa dengan salah satu software PLC (misal PLC

Telemecanique), maka perlu waktu lagi untuk mempelajari dan menggunakan software PLC

yang lain (misal PLC Quantum). Dengan merek dan jenis PLC yang banyak dipasaran, maka

sebanyak itulah software yang tersedia.

Namun mulai tahun 1993, karena tuntutan perkembangan teknologi dan persaingan

antara produsen PLC, maka keluarlah suatu standard international yaitu IEC 1131-3 yang

mengatur tentang bahasa pemrograman PLC. Namun sampai saat ini, hanya produsen besar

dan produk PLC baru saja yang baru menerapkan standar tersebut.

Gambar dibawah ini adalah salah satu contoh perbedaan dua buah software dari PLC

yang berbeda. Masing-masing memiliki pengalamatan (adressing) dan blok fungsi ladder

(Ladder function Blok) yang berbeda pula, walaupun program yang dibuat dengan maksud

yang sama.

21



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.3.6. Contoh Ladder Diagram PLC ScadaPack dengan software Telepace

22



HALAMAN : 1 - 41

E D

C

T1

5s

O0,0

I 0,0 B100

I 0,1

IW 1,0 W02

O 0,0

IW 1,0 W02IW 1,0 W02COMPARE COMPARE

O0,0

Gbr.3.6. Contoh Ladder Diagram PLC Telemecanique dengan software PL7-3 4. Organisasi memory pada PLC

Organisasi memory pada processor PLC adalah bentuk yang digunakan untuk

menunjukkan bagaimana struktur alokasi penempatan memory pada suatu PLC. Tidak semua

organisasi memory PLC sama, tergantung dari pembuatnya, tetapi pada prinsipnya hampir

sama.

Contoh pemetaan memory ditunjukkan pada gambar 4.1 dibawah ini. Secara garis besar

daerah memory dibagi menjadi dua, yaitu : daerah program pemakai (User Program Area) dan

daerah data (data table area). Diagram ladder (lad) atau bahasa program yang lain disimpan

dalam User program area pada memory PLC.

23



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.4.1. Peta alokasi penggunaan Memory pada PLC

Tabel data digunakan untuk menyimpan informasi yang dihasilkan suatu instruksi (program

pemakai). Informasi ini termasuk status semua input dan output, nilai konstanta, timer,

counter, dll. Data yang disimpan terdiri dari dua jenis, yaitu data status dan nilai bilangan. Data

status adalah informasi ON dan OFF yang disimpan sebagai nilai 1 dan 0 pada lokasi bit

tertentu. Data status ini mewakili status digital input, digital output dan internal bit.

Data informasi nilai bilangan ditunjukkan dengan sejumlah bit (group bit) yang disimpan pada

lokasi byte atau word tertentu (holding register). Nilai bilangan ini merupakan informasi data

dari besaran sinyal analog atau nilai hasil perhitungan aritmetika (summing, subtract,

multiplier, devider, dll).

Ada beberapa macam format data dalam PLC (16bit) yang bisa digunakan, yaitu :

Data Type Variable Size Allowed Values

BCD Binary-Coded Decimal 2 bytes 0 to 9,999

BYTE Byte 1 byte 0 to 255

DIGITAL Digital 1 bit or 1 byte 0 or 1

INT Integer 2 bytes -32,767 to 32,767

UINT Unsigned Integer 2 bytes 0 to 65,535

DATA AREA

PROGRAM AREA

MAIN PROGRAM

I/O Communication

24



HALAMAN : 1 - 41

LONG Long Integer 4 bytes 2,147,483,648 to 2,147,483,647

LONGBCD Long Binary-Coded

Decimal 4 bytes 0 to 99,999,999

REAL Floating Point 4 bytes -3.4E38 to 3.4E38

STRING String 256bytes(max) ASCII

Tiga informasi data yang disimpan dalam data area, yaitu : tabel input (input

image table), tabel output (output image table) dan nilai-nilai numerik (constanta

timer/counter, nilai hasil conversi ADC, nilai hasil perhitungan aritmetik,dll).

Tabel input berisi status dari input digital yang dihasilkan dari modul Digital input.

Gambar 4.2 menunjukkan, bagaimana status saklar yang dihubungkan pada modul digital input

yang hasilnya akan disimpan pada tabel input di memori. Menutup saklar input akan dideteksi

oleh prosesor dan disimpan sebagai nilai biner 1 pada lokasi bit tertentu pada tabel input

tersebut. Informasi input (data) secara konstant akan di up-date oleh prosesor dan nilai

terakhir akan selalu dimasukkan kedalam tabel input pada memory.

Tabel output berisi bit-bit status yang akan mengendalikan peralatan output yang

dihubungkan melalui modul digital output. Pada gambar 4.3 ditunjukkan pula bagaimana satu

bit pada tabel output dihubungkan dengan modul output. Setiap output mempunyai bit pada

tempat tertentu dari tabel output tersebut, yaitu secara langsung akan berkolerasi dengan satu

terminal output.

Pada gambar 4.4. ditunjukkan bagaimana suatu besaran sinyal analog yang

dihubungkan pada suatu modul analog input dan setelah melalui konversi besaran dari

rangkaian Analog to Digital Converter (ADC), besarannya akan dibaca oleh prosesor yang

selanjutnya akan disimpan dalam data area berupa nilai biner dalam satu register tertentu.

25



HALAMAN : 1 - 41

0 0 0 1 0 01 0

Input_1

Input_2

Modul DigitalInput Input Bit

CPU Scans inputs andupdate image table

Gambar 4.2. Table Image Digital Input

26



HALAMAN : 1 - 41

0 0 0 1001 0

Modul DigitalOutput

Output Bit

Output_1

Output_2

Gambar 4.3. Table Image Digital Output

Sen sor

Trand uce r(0 ~ 5V D C )

M odul A nalogInput

0 1 0 1 001 1Input W ord

C P U S cans inpu ts andupdate im age tab le

(0 ~ 150 C )

100 C 3 .3 3 V

Gambar 4.3. Table Image Analog Input

27



HALAMAN : 1 - 41

5. Scanning Process

Setiap siklus operasi, prosesor membaca semua nilai input dan sesuai dengan program

yang dibuat, maka hasil pmerosessan tadi akan disalurkan ke bagian output. Siklus proses

tersebut disebut Scanning. Seperti dijelaskan sebelumnya, waktu scan menunjukkan

seberapa cepat PLC bereaksi terhadap perubahan input. Waktu ini dapat bervariasi mulai dari

0,1 ms sampai 500ms. PLC harus dapat bereaksi pada setiap perubahan sinyal input, sebelum

input tersebut berubah kembali pada kondisi lain. Scanning berlangsung secara kontinyu

dengan urutan : Pembacaan semua Input, evaluasi data dengan program dan melakukan

up_dating pada output. Gambar 5.1 menunjukkan ilustrasi proses scanning.

Gambar 5.1. Ilustrasi proses scanning 6. Internal Bit

PLC mempunyai daerah memory khusus yang dialokasikan untuk penyimpanan bit-bit

internal. Bit internal ini biasa disebut sebagai : internal relay, internal output, internal register,

holding register atau secara umum disebut internal saja. Sebuah output internal dikendalikan

oleh logika program dan berlaku seperti output yang lain, kecuali ia hanya dapat digunakan

secara internal saja. Output ini secara hardware tidak bisa dihubungkan secara langsung

dengan terminal output. Dengan kata lain, internal output berrsifat sebagai auxiliary relay, dan

internal input adalah lengan-lengannya.

Struktur ladder diagram dalam satu halaman (page) terdiri atas rows dan

rung/coloumn. Dalam pemrogramannya terdapat pembatasan terhadap jumlah intruksi pada

Input Scan (Inputs read into input table)

Ouput Scan (Outputs updated from output table)

Program Scan (Logic is evaluated and output table

is updated)

28



HALAMAN : 1 - 41

suatu rung. Pembatasan ini juga berlaku bagi pencabangan paralel pada jumlah row.

Pembatasan lain pada Ladder Diagram yaitu hanya dibolehkan terdapat satu output dalam

satu rung. Untuk menanggulangi masalah tersebut dapat dilakukan dengan pemisahan rung

dan dibantu dengan suatu internal output lalu diteruskan kembali pada row berikutnya.

Contoh pada gambar 6.1 berikut adalah ilustrasi bagaimana pemisahan rung dilakukan.

Pada gambar dapat dilihat bahwa jumlah rung dalam satu page hanya mampu sampai 10

rung, sedangkan jumlah row sebanyak 7 row. Pada row ke empat jumlah kontak yang harus

menggerakkan coil M1(X) melebihi kapasitas rung yang ada, sehingga ditambahkan satu

internal coil (X099), sehingga kontak sisanya dilanjutkan pada row berikutnya dan dimulai

dengan lengan kontak dari X099.

29



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.6.1. Ilustrasi penggunaan internal bit serta metode pemisahan rung pada ladder diagram.

BAB II

KONFIGURASI PLC PADA SITEM KONTROL

Dalam aplikasinya PLC dipasang/ditempatkan dalam berbagai konfigurasi sesuai dengan

kebutuhan. Kriteria kebutuhan tersebut meliputi :

1. Perkembangan sistem kontrol yang berkelanjutan

2. Tingkat keandalan sistem

3. Computerize Control System

4. Management Information System

Umumnya, dalam merancang suatu sistem kontrol berbasis PLC diperlukan suatu studi

kelayakan, meliputi rencana aplikasi yang akan dibangun serta harga yang sepadan. Jika untuk

mengontrol suatu sistem sederhana yang hanya memerlukan 8 I/O saja tentu sangatlah tidak

sepadan jika memakai PLC sebagai kontrol utamanya, karena biaya yang dikeluarkan akan

lebih besar dibanding dengan memakai sistem kontrol konvensional. Tetapi jika sistem tersebut

memang kita peruntukan untuk suatu aplikasi yang lebih besar, maka penggunaan PLC justru

akan lebih baik.

Konfigurasi PLC yang diterapkan dalam sistem kontrol sekarang ini secara umum dibagi

dalam 2 jenis, yaitu :

1. Konfigurasi PLC terhadap sistemnya sendiri (Self Configuration)

2. Konfigurasi PLC terhadap sistem kontrol keseluruhan (Overall Configuration)

1. Konfigurasi PLC terhadap sistemnya sendiri (Self Configuration)

Maksud dari konfigurasi ini adalah bagaimana suatu PLC yang dipasang untuk

mengontrol suatu sistem memiliki performa dan keandalan yang cukup baik. Jadi konfigurasi ini

30



HALAMAN : 1 - 41

tergantung dari tingkat keandalan sistem yang diperlukan serta kompleksitas

peralatan/instrumentasi yang rawan akan gangguan, baik gangguan internal maupun

gangguan eksternal. Kriteria gangguan inipun dibedakan menurut pengaruh/dampak yang

terjadi, apakah terhadap PLC-nya ataukah terhadap sistem kontrolnya. Gangguan internal pada

PLC bisa saja diakibatkan oleh kualitas komponen yang dipakai oleh PLC tersebut, sedangkan

gangguan eksternal pada PLC bisa diakibatkan oleh faktor lingkungan yang tidak memadai

(korosi, overheat, overvoltage, dll). Ganguan internal pada sistem kontrol bisa diakibatkan oleh

instrumentasi yang rumit dan kompleks, wiring yang kurang baik, kelelahan material (fatique),

dll. Sedangkan gangguan eksternal terhadap sistem kontrol juga bisa diakibatkan oleh faktor

lingkungan. Dengan pertimbangan tersebut diatas, maka munculah konfigurasi berikut ini :

1.1. Stand Alone System

Konfigurasi ini dibuat jika sistem kontrol yang dibangun tidak memiliki tingkat

kegagalan/gangguan yang besar. Jika terjadi gangguanpun, tidak akan menimbulkan dampak

yang lebih besar serta relative bisa segera diatasi tanpa menggangu proses operasi peralatan

yang dikontrol.

31



HALAMAN : 1 - 41

Workstation

PLANT CONTROL SYSTEMUNIT

LOCALCONTROL

PANEL

Gambar 1.1.1 Konfigurasi PLC dengan Stand Allone System.

1.2. Redundant System

Konfigurasi redundant dipasang jika sistem kontrol yang kita bangun memerlukan

tingkat keandalan yang cukup tinggi. Metode redundant ini terdiri atas dua buah PLC (A dan B)

yang sejenis dan dengan isi program yang sama, dimana PLC A sebagai primary dan PLC B

sebagai standby. Ada selektor switch yang berfungsi untuk memindahkan PLC yang mana yang

akan dikondisikan primary dan yang mana yang standby. Jika PLC primary mengalami

gangguan, maka secara otomatis dan dengan kecepatan yang sangat tinggi tugas

pengontrollannya akan diambil alih oleh PLC yang standby tanpa menghentikan proses operasi

mesin. Sehingga kita memiliki kesempatan untuk memperbaiki kerusakan yang terjadi.

Ada tiga jenis sistem redundant pada PLC, yaitu single cable redundant system, dual

cable redundant system dan Full Redundant system.

32



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.1.2.1. Konfigurasi Single Cable Redundant System

33



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.1.2.2. Konfigurasi Dual Cable Redundant System

I/O INTERFACE &MULTIPLEXER

PLANT CONTROLSYSTEM

PRIMARY PLC STANDBY PLC

Gbr.1.2.3. Konfigurasi Full Redundant System

34



HALAMAN : 1 - 41

1.3. Triple Modular Redudancy (TMR)

Triple Modular Redudancy (TMR) dibangun dari tiga buah PLC yang terpisah (X, Y dan

Z) untuk mendapatkan diagnosa yang lebih luas. Metode ini menggunakan sistem voting

terhadap dua dari tiga kondisi input (two-out-of-three voting) untuk mendapatkan suatu sistem

dengan keandalan yang sangat tinggi dan menghindari dari adanya sinyal palsu dari instrument

yang dipasang serta mengurangi tingkat kegagalan operasi. Sistem ini biasanya dipakai pada

suatu sistem kontrol dengan jumlah instrument yang banyak serta rawan kerusakan yang

diakibatkan oleh faktor mesin yang dikontrol (misalnya temperature tinggi, dll).

Pada konfigurasi TMR ini, masing-masing dari ketiga PLC secara bersamaan

mengumpulkan informasi dari modul input yang selanjutnya dihubungkan ke modul

Comparison and Decision Unit (CDU) yang akan melakukan voting terhadap 2 dari 3 kondisi

input yang hasilnya akan dikirimkan ke bagian sub-sistem output.

Unit Input

VOTING SYSTEMComparison & Decision

Unit (CDU)

CPU

PLC (X)

Unit Input

CPU

PLC (Y)

Unit Input

CPU

PLC (Z)

OUTPUT SUB-SYSTEM

35



HALAMAN : 1 - 41

Gbr.1.3.1. Konfigurasi Triple Modular Redudancy

2. Konfigurasi PLC terhadap sistem kontrol keseluruhan (Overall Configuration)

Pada perkembangannya, dimulai sejak PLC ditemukan sampai saat ini telah mengalami

berbagai perubahan yang disesuaikan dengan kemajuan teknologi dan perkembangan sistem

kontol serta tuntutan kebutuhan dari sisi user. Dari sisi teknologi PLC, perkembangannya mirip

dengan teknologi pada PC, yaitu penyempurnaan dari sisi kecepatan (speed), kemampuan

penyimpanan data (memory), keandalan, komunikasi, serta kemudahan dalam

programming/intalasi (user friendly). Dilihat dari sisi pemakaiannya, PLC yang awalnya

digunakan hanya untuk menggantikan sistem kontrol konvensional, kini sesuai dengan

perkembangan teknologi juga dipakai sebagai Supervisory Control dan Remote Station yang

akhirnya berkembang pula kearah management informasi (Information Management System).

Ada 4 macam konfigurasi PLC dilihat dari sisi pemakaiannya terhadap sistem kontrol

keseluruhan, yaitu :

1. Direct Digital Control (DDC)

2. Data Acquisition and Monitoring System (DAS)

3. Supervisory Control & Data Acquisition (SCADA)

4. Distributed Control System (DCS)

2.1. Direct Digital Control (DDC)

Pada konfigurasi ini, secara hardware PLC langsung berhubungan dengan plant control

system dan dikontrol oleh suatu unit local control panel (ULCP) atau dari Console Desk. Aplikasi

ini dipakai pada suatu sistem yang berdiri sendiri atau merupakan sub sistem dari suatu proses

yang terpisah.

Pada gambar dibawah bisa dilihat contoh dari konfigurasi direct digital control.

36



HALAMAN : 1 - 41

PLANTCONTROLSYSTEM

UNITLOCAL

CONTROLPANEL

ConsoleDesk

PLC

Gbr.2.1.1. Konfigurasi Direct Digital Control (DDC)

2.2. Data Acquisition and Monitoring System (DAS)

Pada konfigurasi ini, PLC hanya dipakai sebagai interface antara parameter yang akan

diukur/dimonitor dengan HMI (Human Machine Interface). HMI disini merupakan sebuah PC

yang dilengkapi dengan suatu program DAS yang berfungsi hanya untuk menampilkan serta

merekam data-data parameter yang diambil dari PLC atau langsung dari plant. Dalam

konfigurasi DAS ini, komunikasi yang terjadi hanya satu arah saja. Jika parameter yang diambil

tersebut berlokasi di luar area HMI, maka PLC yang dipasang disebut Remote Terminal Unit

(RTU) yang dihubungkan melewati suatu PLC master atau langsung dari HMI yang

bersangkutan dengan menggunakan media komunikasi tertentu.

37



HALAMAN : 1 - 41

Fungsi utama dari DAS adalah :

1. Menghimpun (acquisition) besaran proses secara terpadu/terintegrasi sehingga dapat

menghasilkan suatu sistem data logger yang sistematis.

2. Memberikan kemudahan dalam proses monitoring dan reporting

3. Dikembangkan untuk menggantikan sistem display & recording serta sistem alarm

dan kontrol panel konvensional (alarm & trending system).

4. Bisa dikembangkan pada program MIS (Management Information System)

LOCAL PLANTCONTROL SYSTEM

Plant ControlSystem

PLCMaster

HMI

RTU_1

Plant ControlSystem

RTU_2


Sensors/status Sensors/status Sensors/status

Sensors/status

Gbr.2.2.1. Contoh sederhana konfigurasi Data Acquisition & Monitoring System (DAS)

Supervisory Control & Data Acquisition (SCADA)

Sesuai dengan perkembangan dan tuntutan dilapangan, bahwa HMI tidak saja hanya

bisa dipakai untuk memonitor besaran parameter ukur dari plant, tapi lebih dari itu HMI

dituntut bisa digunakan untuk mengontrol/mengatur bekerjanya peralatan secara terintegrasi.

38



HALAMAN : 1 - 41

Fungsi kontrol secara ini lebih dikenal dengan Remote Control Sistem. Dengan demikian, sesuai

dengan namanya pada SCADA selain berfungsi sebagai DAS juga sebagai supervisory Control

yang terintegrasi. Dari sisi konfigurasinya ada suatu perbedaan yang significan yang

membedakan antara DAS dengan SCADA, yaitu pada proses komunikasinya. Disini berlangsung

proses komunikasi dua arah antara HMI dengan Plant via PLC dan sebaliknya.

39



HALAMAN : 1 - 41


Plant ControlSystem

PLCMaster

HMI

RTU_1

Plant ControlSystem

RTU_2


- Sensors/status- Actuator/Relay




2.3.1. Contoh sederhana konfigurasi Supervisory Control & Data Acquisition (SCADA)

40



HALAMAN : 1 - 41

2.3.1. Contoh Aplikasi Supervisory Control & Data Acquisition (SCADA) 2.4. Distributed Control System (DCS)

Pada kenyataannya dilapangan, peralatan yang kita kontrol dalam suatu sistem tidak

hanya satu atau dua peralatan saja, tetapi lebih banyak dan lebih kompleks serta tersebar di

beberapa area (Plant Area), sedangkan umumnya peralatan-peralatan tadi hanya dikomando

dan dimonitor pada suatu tempat (Control Room), sehingga hal ini memerlukan suatu sistem

yang tersentralisasi untuk melakukan monitoring serta memberi komando/set point pada

semua peralatan yang dikontrol secara terdistribusi. Oleh karena itu digunakanlah konfigurasi

DCS.

41



HALAMAN : 1 - 41

Fungsi utama dari DCS adalah sebagai berikut :

1. Melakukan fungsi monitoring dan reporting secara lengkap, terintegrasi dan terpusat.

2. Melakukan pengontrolan untuk seluruh ataupun sebagian proses secara bertingkat,

tersentralisasai dan terdistribusi.

3. Memberikan pengontrolan secara lengkap (set point maupun parameter pada

controller dapat ditentukan/diubah).

4. Dikembangkan untuk pengontrolan dan perencanaan produksi secara terpadu seperti

Management Information System)

Pada ilustrasi dibawah ini dapat dilihat secara keseluruhan bagaimana fungsi serta feature DCS

pada suatu sistem proses. Dari gambar bisa kita lihat bahwa dengan menerapkan konfigurasi

DCS ada beberapa manfaat yang bisa diambil, yaitu :

1. Dari sisi management bisa dipakai untuk menganalisa berbagai kemungkinan dalam

memepercepat pengambilan keputusan.

2. Dari sisi maintanance, bisa dilakukan preditictive maintanance berdasarkan condition

monitoring dari data yang diperoleh serta pengembangan sistem yang lebih luas dan

tidak terbatas. Juga mempermudah dalam trouble shooting kerusakan.

3. Secara simultan management bisa mengembangkan suatu pola pengoperasian mesin

secara lebih efektif dan efisisen.

4. Dari sisi pengembangan SDM, fasilitas trainning simulator memungkinkan

peningkatan kualitas SDM serta mengurangi resiko kesalahan pengoperasian dan

mencetak operator-operator baru.

42



HALAMAN : 1 - 41

Production InformationManagement

Continous and Batchsystems production plan

Production Support

Operation/simulation Scheduling

Production Management

ProgressManagement

FacilityManagement

InventoryManagement

UtilityManagement

QualityManagement

SafetyManagement

BatchManagement

RecipeIn-process batch

management

Unit Control Strategy

Separation Unit Destilation Unit Boiler Unit Furnace Unit . Turbin Unit

PlantOptimization

(off-line)

EconomicAnalysis

Operation Data Management

Data Processing(material balance, heat

balance)

Historical datamanagement(data logging)

Lot datamanagement

Operation Data Management

Stabilization and Optimization(Modelling, Dynamic

Simulation)Alarm Reduction, Data

Analysis

Trainning

TrainningSimulator

Control Function Block

PID Logic &Sequence Fuzzy Logic

2.4.1. Fungsi dan feature DCS

43



HALAMAN : 1 - 41

Berdasarkan konfigurasi hardwarenya, suatu DCS secara sederhana dapat kita

ilustrasikan pada aplikasi sistem kontrol pada suatu pusat pembangkit listrik. Pada dasarnya,

suatu Pusat Pembangkit Listrik terdiri dari beberapa mesin pembangkit listrik dimana masing-

masing mesin (unit) memiliki peralatan utama (main equipment) dan peralatan pendukungnya

(auxiliary equipment). Peralatan-peralatan tadi dioperasikan dan dimonitor secara terpusat dari

ruang kontrol (Control Room) melalui sebuah jaringan bus yang terinterkoneksi dengan

komunikasi peer to peer. Semua parameter operasional dimonitor secara online dan terhubung

pada suatu server yang berfungsi sebagai database dari besaran-besaran ukur maupun status

dan kondisi mesin yang beroperasi. Database pada server tadi kemudian diolah dengan

program aplikasi tertentu (misal Maximo) sehingga data yang disajikan selanjutnya bisa dipakai

secara bersama-sama sesuai tingkat kewenangan dan kebutuhannya masing-masing.

Dalam pengoperasiannya, operator dapat melakukan start/stop unit,

menaikan/menurunkan beban, melakukan perubahan set point, memonitor serta melakukan

tindakan yang cepat saat terjadi ketidak normalan kepada semua mesin yang beroperasi secara

terdistribusi dan terpusat.

44



HALAMAN : 1 - 41

Gbr. 2.4.3. Contoh konfigurasi DCS ~ SCADA pada protocol TCPIP

45



HALAMAN : 1 - 41

Gbr. 2.4.4. Contoh konfigurasi DCS ~ SCADA pada protocol modbus

46



HALAMAN : 1 - 41

DAFTAR PUSTAKA

1. British Electricity International : Modern Power Station Practice, Pergamon Press, 1991.

2. Modicon : Quantum Automation Series Hardware Reference Guide, Schneider Electric,

May 2001.

3. Modicon: Proworx NxT Manual Programming Reference, Schneider Electric, 2001.

4. Control Microsystems : System Configuration Guide, Canada.

5. Control Microsystems : Telepace Ladder Logic Program Reference, Canada.

6. Telemecanique : PL7_3 Language Reference Manual, France, 1991.

7. Hand book : Pelatihan PLC Dasar, STT-SFB, Bandung 1999.

8. General Data Communication, : GDC Implementasion for Securing DCS and SCADA

Networks, USA, 2004.

COVER_PLCHAND OUT PLC

program logic controller

Documents

konfigurasi hardware

industri pembangkit

penggunaan plc

sistem kontrol 1

sistem kontrol

konfigurasi plc

konfigurasi plc