gx developer

TI – 3101 Otomasi Sistem Produksi EKSPERIMEN – 3

Pengantar Programmable Logic Controller (PLC)

LABORATORIUM SISTEM PRODUKSI PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2010

Modul 3 Pengantar Programmable Logic Control

LABORATORIUM SISTEM PRODUKSI 2010

Pag

e1

Pendahuluan

Programmable Logic Controller (PLC) ialah sebuah komputer yang dibuat khusus untuk keperluan otomasi permesinan dan sistem manufaktur. Berbeda dengan komputer biasa, PLC memiliki ketahanan lebih terhadap temperature, sinyal elektronik yang dapat mengganggu (noise) maupun terhadap getaran dan benturan. Untuk menjalankan fungsinya PLC memiliki terminal input / output yang dapat disambungkan dengan berbagai sensor, switch, maupun motor dan relay. Untuk menyimpan program yang akan digunakan, PLC dilengkapi dengan memory sebagai tempat penyimpanan dan pengolahan data. Satu buah PLC memiliki jumlah input dan output yang sudah ditentukan, namun jumlah input / output dapat ditambah dengan menggunakan modul-modul tambahan yang disambungkan pada PLC tersebut. Selain itu, modul-modul tambahan ini juga dapat menjalankan fungsi-fungsi lain yang tidak terdapat pada fungsi PLC standar. PLC standar pada umumnya terdiri atas 3 modul, yaitu :

Power Supply : Untuk mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC dengan voltase yang berkesuaian untuk mengoperasikan PLC tersebut

CPU : Untuk menyimpan data dan program serta menjalankan proses komputasi yang dibutuhkan program untuk bekerja

Input / Output Module : Untuk menghubungkan PLC dengan hard system yang ingin diatur.

Bentuk PLC dapat dilihat pada Gambar 1:

Power supply

CPU

I/O Module

Gambar 1. Bentuk Fisik Sederhana PLC

PLC dikembangkan sebagai perbaikan atas sistem otomasi yang berupa hard-wired system. Sistem seperti ini mengandalkan sambungan elektronik yang rumit dengan menggunakan peralatan seperti relay dan cam timer. Dengan PLC, sistem hardwire dengan ratusan relay pada sistem manufaktur yang kompleks dapat diganti hanya dengan sebuah PLC saja.



Pag

e2

PLC yang sudah diprogram dapat menjalankan suatu fungsi tersebut selama beberapa tahun sebelum mengalami kerusakan, sehingga cara kerjanya tidak harus dipantau oleh manusia. Namun, tidak jarang PLC harus memberikan suatu feedback atas proses yang sedang dijalankannya pada operator, sehingga pada kasus-kasus seperti ini PLC akan dihubungkan dengan computer untuk menghasilkan Human-Machine-Interface yang mudah digunakan. Interface yang lebih mudah dan murah seringkali dilakukan hanya dengan menghubungkan PLC dengan lampu-lampu sebagai indicator suatu status proses yang sedang berlangsung. PLC dapat memproses sinyal digital maupun analog. Sinyal digital ialah sinyal yang hanya bernilai 0 atau 1, seperti yang dihasilkan oleh push button, limit switch, maupun berbagai jenis sensor. Sinyal analog memiliki nilai mulai dari 0 sampai nilai maksimalnya. Sinyal ini diproses dengan cara mengubah suatu range nilai tegangan atau arus dengan besar yang proporsional dengan nilai yang diukur. Dilihat dari fungsinya, PLC lebih mudah memproses sinyal dalam bentuk digital walaupun dalam sistem yang lebih kompleks mungkin terdapat beberapa variable yang harus direpresentasikan sebagai sinyal analog (berat, temperature, dsb). Untuk memprogram PLC, sudah ditetapkan 5 buah bahasa standar menurut Standar Internasional IEC 61131-3, yaitu :

Function Block Diagram

Sequential Function Chart

Instruction List

Structured Text

Ladder Diagram Function Block Diagram ialah diagram yang mendeskripsikan suatu fungsi antara input dengan output. Fungsi direpresentasikan dalam bentuk blok, sedangkan setiap input dan output dihubungkan dengan sebuah blok melalui garis penghubung. Berbagai fungsi, input dan output dapat dirangkai menjadi sebuah rangkaian fungsi yang panjang. Diagram ini dibaca dari arah kiri ke kanan. Kedua ujung diagram (awal dan akhir / kiri dan kanan) harus memiliki tipe yang sama Sequential Function Chart ialah suatu bahasa pemrograman berbasis grafis yang digunakan untuk memprogram PLC. Bahasa ini terdiri dari komponen utama berikut :

Langkah / Step dengan aksi yang bersesuaian

Transisi / Transition dengan kondisi logika yang bersesuaian

Hubungan langsung antara Step dan Transition Instruction List ialah bahasa tingkat rendah (Low Level Language) yang digunakan untuk memprogram PLC. Structured Text ialah bahasa tingkat tinggi (High Level Language) untuk memprogram PLC yang secara sintaks mirip dengan bahasa Pascal. Bahasa ini dapat digunakan untuk menyatakan perulangan (repeat-until, while-do), conditional statement (if-thenn-else), bahkan fungsi-fungsi khusus (SQRT, SIN, dll). Ladder logic ialah bahasa pemrograman dengan struktur logika yang amat mirip dengan ladder diagram untuk hardwire system. Bahasa ini banyak digunakan karena engineer yang mengenal ladder diagram tidak akan mengalami banyak kesulitan untuk



Pag

e3

memahami ladder logic. Praktikum ini menggunakan basis bahasa pemrograman Ladder. Dalam ladder logic setiap rung diberi nomor (dari angka 1) mulai dari rung yang paling atas. Jika program dijalankan komputer akan membaca setiap rung mulai dari yang bernomor paling kecil. Jika suatu rung dapat ditelusuri dari kiri ke kanan tanpa terputus, maka output dari rung tersebut ialah benar (1), sedangkan jika rung tidak tersambung maka outputnya ialah salah (0). Dalam setiap rung baisanya terdapat sebuah logic coil yang dihubungkan dengan sebuah bit pada memori controller. Pada akhir setiap diagram terdapat coil end yang menandakan berakhirnya program. Berikut ialah symbol yang biasa digunakan dalam ladder logic :

--( )-- coil, benar jika rung-nya benar

--(\)-- "not" coil, salah jika rung-nya benar

--[ ]-- contact, benar jika coil-nya benar (normally false)

--[\]-- "not" contact, salah jika coil-nya benar (normally true)

Selain simbol-simbol umum tersebut, terdapat simbol khusus yang spesifik digunakan untuk jenis PLC tertentu dengan software pemrograman tertentu. Untuk fungsi-fungsi tambahan dapat digunakan symbol kotak yang diisi dengan keterangan mengenai fungsi tambahan tersebut. Fungsi tambahan ini dapat berbeda tergantung dari perusahaan pembuat PLC yang digunakan. Contoh simbol-simbol lain dapat dilihat pada halaman belakang modul ini. Berikut ialah contoh ladder logic :

Gambar 2. Contoh ladder logic



Pag

e4

Bilangan Hexadesimal

PLC biasanya menggunakan input / output module dengan jumlah total koneksi sebanyak 16 poin per modul. Bilangan yang digunakan untuk merujuk kepada tiap-tiap poin tidak menggunakan sistem decimal (basis 10), namun menggunakan sistem hexadecimal (basis 16) untuk memudahkan perujukan I/O pada tiap modul. Perbedaan symbol bilangan yang dipakai dalam sistem decimal dan hexa decimal dapat dilihat pada table berikut :

Tabel 1. Konversi Desimal - Hexadesimal

Desimal Hexadesimal Desimal Hexadesimal

0 0 8 8

1 1 9 9

2 2 10 A

3 3 11 B

4 4 12 C

5 5 13 D

6 6 14 E

7 7 15 F



Pag

e5

Perangkat Lunak Pemrograman PLC

Setiap produsen PLC membuat perangkat lunak sendiri yang dapat melakukan pemrograman terhadap PLC buatannya. Terkadang antar merk PLC memiliki karakteristik sendiri dalam cara pemrograman. Pada praktikum ini digunakan PLC dengan merk Mitsubishi dengan jenis CPU Q12, maka perangkat lunak yang digunakan dalam melakukan pemrograman PLC ini yang digunakan adalah MELSOFT GX Developer. Bagian ini akan menjelaskan bagaimana cara untuk melakukan pemrograman ladder ke dalam PLC. Instalasi Mitsubishi hanya menjamin perangkat lunaknya dapat berjalan dengan baik di Windows XP, sehingga untuk pengguna sistem operasi lain mungkin akan terdapat kendala. Terdapat dua perangkat lunak yang harus diinstalasikan : MELSOFT GX Developer dan MELSOFT GX Simulator. Untuk melakukan instalasi MELSOFT GX Developer lakukan langkah berikut : 1. Buka folder MELSOFT GX Developer 2. Cari folder EnvMEL. 3. Cari file setup.exe, buka dan lakukan instalasi EnvMEL sesuai instruksi di layar. 4. Buka kembali folder MELSOFT GX Developer. 5. Cari file setup.exe, buka dan lakukan instalasi GX Developer sesuai instruksi di

layar. Jika ditanyakan serial number sudah tersedia dalam bentuk file teks di folder MELSOFT GX Developer.

Untuk melakukan instalasi MELSOFT GX Simulator lakukan langkah berikut (MELSOFT GX Developer harus sudah terinstalasi dengan baik) : 1. Buka folder MELSOFT GX Simulator. 2. Cari file setup.exe, buka dan lakukan instalasi GX Simulator sesuai instruksi di

layar. Jika ditanyakan serial number sudah tersedia dalam bentuk file teks di folder MELSOFT GX Simulator.



Pag

e6

Konvensi Hardware – Software Pada PLC yang digunakan pada praktikum ini tersedia modul input dan output yang masing-masing dapat menampung hingga 16 poin koneksi ke perangkat lain. Untuk memudahkan penggunaan dalam belajar, maka modul input diberikan tombol push button (normally false / open) sebanyak 8 buah, dan modul output diberikan lampu led sebanyak 8 buah. Ilustrasinya sebagai berikut :

7 6 5 4 3 2 1 0

7 6 5 4 3 2 1 0

Led

Push Button

Input OutputCPUPower Supply

Gambar 3. PLC dan modul latihan yang digunakan pada praktikum

Pada kasus nyata penggunaan PLC, input dan output ini dapat digantikan dengan berbagai sensor dan peralatan lainnya. Konvensi yang digunakan pada praktikum ini menamakan input berupa pushbutton dan output berupa lampu LED seperti pada tabel berikut :

Tabel 2. Konvensi penamaan input-output

Push Button

Nama LED Nama

0 X0 0 Y10

1 X1 1 Y11

2 X2 2 Y12

3 X3 3 Y13

4 X4 4 Y14

5 X5 5 Y15

6 X6 6 Y16

7 X7 7 Y17



Pag

e7

Memulai Perangkat Lunak Pemrograman Buka aplikasi GX Developer, maka akan didapatkan layar sebagai berikut :

Gambar 4. Tampilan awal GX Developer

Buka file template yang telah diberikan untuk praktikum ini : Klik Project Open Project (cari dan pilih folder/file “template otomasi” yang telah diberikan). Lihat pada Project Window, khususnya pada bagian PROGRAM :

Gambar 5. Window Project



Pag

e8

Klik kanan pada bagian PROGRAM lalu pilih New…

Gambar 6. Dialog box pembuatan program baru

Pastikan pada bagian Data Type pilih Program, lalu pada bagian Program type pilih Ladder, untuk bagian Data name dan Title dapat diisi sesuai dengan keinginan (lebih memudahkan jika diisi sesuai dengan tujuan pembuatan ladder). Jika telah selesai klik OK dan akan muncul tampilan berikut :

Gambar 7. Ladder diagram siap dibuat



Pag

e9

Lakukan pengenalan pada tampilan GX Developer ini. Tombol-tombol yang biasa digunakan adalah : 1. Toolbar Ladder Symbol (berikut shortcut yang dapat digunakan).

Gambar 8. Toolbar Ladder Symbol

2. Toolbar Debuging.

Gambar 9. Toolbar Debugging Program

Memulai Pemrograman Buatlah ladder sesuai dengan tujuan yang diinginkan, pada modul ini akan dibuat

ladder dengan contoh kasus sebagai berikut (lihat kembali Gambar 3 dan Tabel 2) : 1. Ketika tombol push button “0” ditekan, maka akan menyalakan Relay 1 yang

diwakili lampu LED “0”. 2. Kemudian umpan balik Relay 1 akan menyalakan lampu LED “1”. 3. Lampu LED “1” akan terus menyala hingga ditekan tombol push button “1”. 4. Ketika tombol push button “2” ditekan sebanyak 3 kali, maka akan menyalakan

lampu LED “2”. 5. Lampu LED “2” akan menyala selama 5 detik kemudian padam sendiri. Untuk dapat menyelesaikan pernyataan 1 maka buat input berupa push button di ladder menggunakan toolbar yang telah tersedia. Untuk membuat input bisa digunakan open contact (F5) pada Toolbar Ladder Symbol. Setelah menekan tombol F5 akan keluar dialog sebagai berikut :

Gambar 10. Dialog box pembuatan symbol dan penamaan

Pastikan simbol yang terpilih benar, dan berikan nama yang sesuai (pada kasus ini push button “0” diwakilkan dengan “X0”). Selesaikan semua pernyataan 1 dan 2 dengan langkah sebagai berikut : 1. Untuk membuat close contact yang mewakilkan pushbutton “1” gunakan F6.

Berikan nama dengan “X1” 2. Pembuatan beban/Relay 1 (lampu LED “0”) dapat menggunakan coil, yaitu tombol

F7. Berikan nama “Y10”. 3. Untuk dapat membuat percabangan open contact yang berguna sebagai rangkaian

umpan balik gunakan SHIFT+F5. Berikan nama “Y10” karena kontak ini dikendalikan oleh coil (Relay 1) di poin 2.

4. Kemudian umpan balik dari Relay 1, berupa open contact gunakan F5, dan beri nama “Y10”, sesuai dengan Relay yang mengendalikannya (Relay 1 pada poin 2). Umpan balik dari Relay 1 (open contact “Y10”) akan menyalakan lampu LED “1”.



Pag

e10

Sama dengan poin sebelumnya untuk LED “1” dapat menggunakan coil, dengan menggunakan tombol F7. Dan berinama “Y11” Ladder yang dibuat telah menyelesaikan pernyataan 1 dan 2 (Lihat gambar berikut).

Gambar 11. Contoh ladder 1

Untuk dapat menyelesaikan pernyataan 3 harus dibuat sistem yang mampu menghitung jumlah input yang diberikan user. Dalam hal ini adalah jumlah penekanan tombol push button “2” sebanyak 3 kali. Untuk itu dapat digunakan fungsi counter sebagai berikut: 1. Buat open contact yang menyatakan push button “2” (X2). Hubungkan dengan coil

lalu gunakan konvensi penamaan counter “Cx Ky”, dengan x adalah nomor urut referensi counter dan y adalah variabel penghitungan counter. Dalam kasus ini dapat ditulis “C0 K3”.

2. Buat open contact yang merepresentasikan kontak dari counter C0 yang telah dibuat, lalu hubungkan dengan lampu LED “2” (Y12). Ladder yang dibuat telah menyelesaikan pernyataan 3 (lihat gambar berikut).


Untuk dapat menyelesaikan pernyataan 4 harus dibuat sistem yang dapat menghitung waktu yang dibutuhkan untuk memutus / menyambungkan kontak. Dalam hal ini yang diperlukan adalah penghitung waktu hingga saatnya untuk memutuskan kontak. Untuk itu dapat digunakan fungsi timer sebagai berikut : 1. Buat open contact yang menyatakan kontak dari counter pada pernyataan 3

sebelumnya. Hubungkan dengan coil lalu gunakan konvensi penamaan “Tx Ky”, yaitu x adalah nomor urut referensi timer dan y adalah variabel penghitungan



Pag

e11

timer (1/10 sec). Dalam kasus ini dapat ditulis “T0 K50”. Hal ini dikarenakan fungsi timer akan berjalan karena dipacu oleh fungsi counter sebelumnya.

2. Lakukan modifikasi pada ladder yang telah dibuat, yaitu pada rung 11, klik mouse pada ruang disebelah kanan kontak “C0”.

3. Buat close contact yang merepresentasikan kontak timer T0 yang telah dibuat.Ladder yang dibuat telah menyelesaikan pernyataan 4 (lihat gambar berikut).


Perangkat Lunak Simulasi PLC

Program PLC yang telah dibuat harus dapat diuji dahulu tanpa menggunakan PLC yang sesungguhnya. Hal ini dikarenakan jika terjadi kesalahan program, maka tidak akan berakibat fatal terhadap rusaknya PLC ataupun peralatan lain yang terhubung ke PLC. Mitsubishi menyediakan perangkat lunak simulasi bernama GX Simulator. Untuk menjalankan perangkat lunak ini maka lakukanlah langkah-langkah berikut : 1. Pastikan terdapat ladder program yang aktif di GX Developer (gunakan contoh

program yang telah dibuat sebelumnya). 2. Lalu kompilasikan program tersebut dengan cara menekan tombol Convert /

Compile Program (F4) pada Toolbar Debuging. 3. Tekan tombol Start Ladder Logic Test pada Toolbar Debugging (paling kanan).

Tunggu sesaat hingga window Ladder Logic Test Tool tampil seperti ini.



Pag

e12

Gambar 14. window Ladder Logic Test

Untuk dapat mulai melakukan simulasi, maka terlebih dahulu harus dibuat simulasi input-output. Ingat pada bagian sebelumnya kita mewakilkan input dengan menggunakan 8 push button. Maka di sini kita akan membuat virtual push button terlebih dahulu. Pada tampilan Ladder Logic Test Tool, pergi ke Start I/O System Settings. Maka akan muncul tampilan seperti ini :

Gambar 15. window I/O System Settings



Pag

e13

Sebagai contoh, kita ingin membuat push button 0,1, dan 2 seperti pada contoh kasus sebelumnya. Untuk itu pada kolom Condition isikan dengan sintaks “X0=ON” pada baris no.1, “X1=ON” pada baris no.2, dan “X2=ON” pada baris no.3. Pada kolom Input No. isikan dengan X0, X1, dan X2 pada baris-baris yang bersesuaian. Lalu pada kolom Setting berikan tanda centang di kotak Enable. Jika semua telah dilakukan akan sesuai dengan tampilan berikut :

Gambar 16. pengisian parameter simulasi

Simpan konfigurasi yang telah dibuat dengan menekan tombol “Save”, lalu kita siap untuk menjalankan simulasi. Untuk memulai simulasi klik File Execute I/O System Settings. Klik pada Online Monitor Mode, ini akan membuat tampilan menjadi tombol virtual yang telah dibuat seperti berikut :



Pag

e14

Gambar 17. windows Monitor Mode simulasi

Untuk dapat melakukan simulasi dengan nyaman atur tampilan window-window kerja kita sebagai berikut :

Gambar 18. Pengaturan tampilan untuk simulasi

Pada kolom Condition, telah tersedia tombol virtual yang dapat ditekan sesuai dengan kondisi yang diinginkan. Sifat tombol ini adalah seperti switch dua arah, sehingga untuk membuatnya bekerja seperti push button, harus dilakukan penekanan dua kali. Untuk dapat mensimulasi penekanan push button “0” maka tekan tombol “X0=ON”. Maka akan terlihat perubahan di ladder program. Symbol-symbol yang tereksekusi akan diblok menjadi warna biru. Coba tekan push button “1” (“X1=ON”), maka symbol-



Pag

e15

symbol yang tadinya tereksekusi akan menjadi tidak aktif kembali (lihat kembali pernyataan-pernyataan pada contoh kasus sebelumnya). Untuk dapat mensimulasikan fungsi counter dan timer yang telah dibuat, maka tekan tombol push button “2” (“X2=ON”) sebanyak 6 kali secara perlahan dan amati perubahan yang terjadi di ladder program. Variabel penghitung fungsi counter dan timer akan bertambah sesuai dengan fungsi lader program. Akhiri simulasi dengan menekan tombol Start Ladder Logic Test pada Toolbar Debugging (paling kanan) kembali.



Pag

e16

Tugas Pendahuluan

Nama : NIM : Kelompok : Asisten :

1. Jelaskan fungsi PLC ! Modul-modul apa saja yang harus ada dalam PLC? Jelaskan

lima buah bahasa pemrograman PLC! (jawaban harus singkat dan padat).

2. Buatlah kembali ladder program dari contoh kasus sebelumnya dengan

menggunakan GX Developer. Nama program : .................. Gambar ladder :



Pag

e17

3. Buat ladder program dari kasus di bawah ini menggunakan GX Developer : a. Setelah suatu benda kerja diletakkan pada conveyor dan jika push button

START ditekan, lampu indikator (lampu merah) menyala dan 5 detik kemudian motor konveyor akan berjalan. Bila benda kerja yang berada di atas conveyor telah sampai di tujuan dan menyentuh limit switch, maka conveyor akan berhenti, lampu merah mati, dan lampu hijau (sebagai indikator sistem dalam keadaan stand-by) akan menyala. Petunjuk : Anda harus mewakilkan fungsi dari push button, limit switch, lampu indikator, dan motor menggunakan push button dan lampu LED yang

tersedia pada PLC di praktikum ini (lihat kembali Gambar 3 dan Tabel 2). Pastikan seluruh fungsi telah teruji menggunakan GX Simulator. Nama program : .................. Gambar ladder :



Pag

e18

b. Setelah suatu benda kerja diletakkan pada konveyor dan menyentuh limit switch pertama, serta push button START (normally open) ditekan, motor konveyor akan bekerja dan lampu indikator (lampu merah ) menyala. Bila lima buah benda kerja yang berada di atas konveyor telah sampai di tujuan dan telah menyentuh limit switch kedua, maka konveyor akan berhenti, lampu merah mati, dan lampu hijau (sebagai indikator sistem dalam keadaan stand by) akan menyala. Selain itu sistem dilengkapi dengan pushbutton (normally close) dimana bila ditekan akan mematikan/ menghentikan sistem secara keseluruhan. Petunjuk : Anda harus mewakilkan fungsi dari push button, limit switch, lampu indikator, dan motor menggunakan push button dan lampu LED yang

tersedia pada PLC di praktikum ini (lihat kembali Gambar 3 dan Tabel 2). Pastikan seluruh fungsi telah teruji menggunakan GX Simulator. Nama program : .................. Gambar ladder :

Catatan : untuk program nomor 2, 3a, dan 3b dapat dibuat pada satu file project. Buatlah program baru di bagian Project Window.

gx developer

Documents