Dasar PLC - bagian bagian utama pada 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 berikut.

Gambar 2.5  Bagian-bagian pada PLC

Sumber: Basuki (2013), PLC 1 untuk kelas XI

a)    Power Supply (Catu Daya)

Catu daya listrik digunakan untuk memberikan pasokan catu daya ke seluruh bagian PLC (termasuk CPU, memori dan lain-lain). Kebanyakan PLC bekerja pada catu daya 24 VDC atau 220 VAC. Beberapa PLC catu dayanya terpisah (sebagai modul tersendiri). Yang demikian biasanya merupakan PLC besar, sedangkan yang medium atau 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 ke masukan maupun keluaran, artinya masukan dan keluaran murni merupakan saklar (baik relai maupun opto isolator). Pengguna harus menyediakan sendiri catu daya terpisah untuk masukan dan keluaran PLC. Dengan cara demikian, maka lingkungan industri dimana PLC digunakan tidak akan merusak PLC-nya itu sendiri karena memiliki catu daya terpisah antara PLC dengan jalur-jalur masukan dan keluaran.

b)     Unit Pengolah Pusat (CPU - Central Processing Unit) 

Modul CPU

Modul CPU yang disebut juga modul kontroler atau prosesor  terdiri dari dua bagian:

    1. Prosesor berfungsi:

a.       mengoperasikan dan mengkomunikasikan modul-modul PLC melalui bus-bus serial atau paralel yang ada.

b.      Mengeksekusi program kontrol.

,

         2. Memori, yang berfungsi:

Menyimpan informasi dalam bentuk digital yang bisa diubah dan  berbentuk  tabel  data (matriks) , register citra, atau RLL (Relay  Ladder  Logic),  yang merupakan program pengendali proses. Unit pengolah pusat atau CPU merupakan otak dari sebuah kontroler PLC. CPU itu sendiri biasanya merupakan sebuah mikrokontroler (versi mini mikrokontroler lengkap).

Pada awalnya merupakan mikrokontroler 8-bit seperti 8051, namun saat ini bisa merupakan mikrokontroler 16 atau 32 bit. Biasanya untuk produk-produk PLC buatan Jepang, mikrokontrolernya adalah Hitachi dan Fujitsu, sedangkan untuk produk Eropa banyak menggunakan Siemens dan Motorola untuk produk-produk Amerika. 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 ke keluaran (sesuai dengan proses atau p rogram yang dijalankan). Kontroler PLC memiliki suatu rutin kompleks yang digunakan untuk memeriksa agar dapat dipastikan memori PLC tidak rusak, hal ini dilakukan karena alasan keamanan. Hal ini bisa dijumpai dengan adanya indikator lampu pada badan PLC  sebagai indikator terjadinya kesalahan atau kerusakan.

Tugas dari CPU dalam PLC adalah mengontrol dan mensupervisi semua operasi PLC, sebuah komunikasi internal atau "Bus System" membawa informasi dari dan ke CPU, I/O, dan memori. Seperti ditunjukkan pada gambar di bawah, bahwa CPU dihubungkan ke memori dan I/O oleh tiga macam Bus, yaitu:

1.     Control Bus, mengijinkan CPU mengontrol kapan harus menerima atau mengirimkan informasi dari salah satu yaitu I/O atau memori.

2.     Address Bus, mengijinkan CPU untuk menetapkan alamat untuk membuka komunikasi pada daerah tertentu yang ada di memori atau I/O.

3.     Data Bus, mengijinkan CPU, memori dan I/O untuk saling tukar-menukar informasi (data). Jumlah garis paralel dalam address bus ditentukan oleh besarnya lokasi memori yang dapat dialamatkan, sedangkan ukuran dari data bus menentukan besarnya jumlah bit informasi yang dapat dilewatkan antara CPU, memori dan I/O.

c)      Memory

Untuk menyimpan program dan data PLC menggunakan memori semikonduktor seperti RAM (Random Access Memory) atau PROM (Programmable Read Only Memory) seperti EPROM atau EEPROM. Dalam beberapa hal RAM digunakan utnuk pemrograman awal dan pengujian, sebab dengan menggunakan RAM ini dapat dengan mudah melakuan pengubahan program. RAM yang ada di PLC ini dilengkapi dengan backup-battery yang berfungsi untuk mempertahankan agar program tidak hilang ketika sumber daya PLC dimatikan.

d)     Input Module

Antarmuka masukan berada di antara jalur masukan yang sesungguhnya dengan unit CPU. Tujuannya adalah melindungi CPU dari sinyal-sinyal yang tidak dikehendaki yang bisa berakibat fatal serta dapat merusak CPU itu sendiri.

PLC memerlukan peralatan modul I/O yang berfungsi untuk mengubah tegangan yang umum dipakai pada kontrol rele (220 VAC, 24 VDC, atau yang lainnya) ke dalam tegangan level TTL untuk dimasukkan ke PLC. Gambar 2.6 menunjukkan rangkaian dasar dari peralatan yang dipakai untuk mengkondisikan dan memodifikasi sinyal input dari luar PLC.

Modul antar 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 VDC harus dikonversikan menjaid tegangan 5 VDC agar sesuai dengan tegangan kerja CPU). Hal ini dengan mudah dilakukan menggunakan rangkaian opto-isolator sebagaimana ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 2.6  Antarmuka input PLC

Sumber: Basuki (2013), PLC 1 untuk kelas XI

Penggunaan opto-isolator artinya tidak  ada hubungan kabel sama sekali antara dunia luar dengan unit CPU. Secara 'optik' dipisahkan (perhatikan gambar diatas), atau dengan kata lain, sinyal ditransmisikan melalui cahaya. Kerjanya sederhana, piranti eksternal akan memberikan sinyal untuk menghidupkan LED (dalam opto osilator), akibatnya  photo transistor  akan menerima cahaya dan akan menghantarkan arus (ON), CPU akan melihatnya sebagai logika nol (catu antara kolektor dan emitor drop dibawah 1 volt). Begitu juga sebaliknya, saat sinyal masukan tidak ada lagi, maka LED akan mati dan photo transistor akan berhenti menghantar (OFF), CPU akan melihatnya sebagai logika satu.

e)      Output Module

Sistem otomatis tidaklah lengkap jika tidak ada fasilitas keluaran atau fasilitas untuk menghubungkan dengan alat-alat eksternal (yang dikendalikan). Beberapa alat atau piranti yang banyak digunakan adalah motor, selenoida, relai, lampu indikator, speaker dan lain sebagainya. Keluaran ini dapat berupa analog maupun digital. Keluaran digital bertingkah seperti sebuah saklar, menghubungkan dan memutuskan jalur. Keluaran analog digunakan untuk menghasilkan sinyal analog (misalnya, perubahan tegangan untuk pengendalian motor secara regulasi linear sehingga diperoleh kecepatan putar tertentu).

Sebagaimana pada antarmuka masukan, keluaran juga membutuhkan antarmuka yang  sama yang digunakan untuk memberikan perlindungan CPU dengan peralatan eksternal, sebagaimana ditunjukkan pada gambar  I .3 Cara kerjanya juga sama, yang menyalakan  dan mematikan LED didalam optoisolator sekarang adalah CPU, sedangkan yang membaca status  photo transistor ( PLC dengan output transistor berbeda dngan PLC dengan ouput relay ), apakah menghantarkan arus atau tidak, adalah peralatan atau piranti eksternal.

 

Gambar 2.7  Antarmuka output PLC

Sumber: Basuki (2013), PLC 1 untuk kelas XI