Rabu, 25 April 2012

Belajar PLC 1 – Rangakain Start-Stop Motor


Pada bagian ini kita akan belajar cara mengaplikasi suatu masalah kedalam bahasa ladder logic.
Perhatikan rangkaian dibawah ini:



Gambar diatas adalah gambar yang amat sangat terkenal yang dipakai untuk start-stop suatu motor. Hehe…kalau diibaratkan gambar di baju (t shirt) gambar ini adalah gambar  Che Guevara .
Namun seperti juga diantara kita tidak banyak yang  tidak tau siapa itu Che Guevarra, kita juga banyak yang tidak ambil peduli bagaimana rangkaian ini dirancang - kita hanya tau cara kerjanya dan hapal merangkaiannya.


Lalu bagaimana rangkaian ini dirancang?

Sebelum seorang programmer atau designer merancang rangkaian ini, ia harus tau dulu “masalah” apa yang dihadapinya.
 Dalam kasus ini masalahnya adalah:
“ Bagaimana membuat suatu rangkaian dengan 2 input (tombol Start dan Stop), dimana jika tombol start ditekan motor akan ON, ketika tombol start dilepas, motor tetap ON, dan motor hanya akan OFF jika tombol stop ditekan”.

Setelah tau permasalahannya, programmer akan merumuskan seluruh kemungkinan yang terjadi didalam tabel kebenaran (truth table). Inget, ia harus memasukkan seluruh kejadian didalam table, termasuk “bagaimana keadaan output (motor) sebelumnya”. Maka isi dari truth table itu adalah sebagai berikut:

Tombol Start
Tombol Stop
Keadaan Output (motor) sebelumnya
Output (motor)
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
OFF
ON
ON
ON
ON
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
ON
OFF
ON
ON
OFF
ON
ON
ON
ON
ON


Supaya lebih sederhana, kita ganti saja

Tombol start                 =             A
Tombol Stop                =             B
Output sebelumnya       =             O-1
Output                          =             O
ON                              =             1
OFF                             =             0

Ingat bahwa; A, B, dan O-1 adalah input dan O adalah output.

Maka truth table-nya menjadi:

A
B
O-1
O
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1


Setelah itu, kita perhatikan semua output yang bernilai 1”, yaitu ketika:
1.       A=0 dan B=1 dan O-1=1  atau       Ā.B.O-1      
2.       A=1 dan B=1 dan O-1=0  atau       A.B. Ō-1
3.       A=1 dan B=1 dan O-1=1  atau       A.B. O-1

Maka, Output = O = Ā.B.O-1   +  A.B. Ō-1  +  A.B. O-1

Untuk menyederhanakannya, masukkan lagi persamaan ini kedalam karnaugh map.
Masih inget karnaugh map kan?...kalo lupa silahkan buka http://en.wikipedia.org/wiki/Karnaugh_map
Kalo sudah inget, sekarang kita masukkan……



Lalu kelompokkan setiap kotak yang bernilai satu yang saling berdekatan baik vertical maupun horizontal. Masing2 kelompok, jumlah anggotanya adalah 2n , artinya bisa 1, 2,  4, 8, dan seterusnya, semakin banyak anggota kelompok, maka nanti persamaannya akan makin sederhana.
Nah, dari karnaugh map diatas, kita mendapatkan 2 kelompok, yang jumlah masing2 anggotanya adalah 2:


Dari gambar diatas, terlihat ada 2 kelompok, kita sebut saja kelompok vertical (yang berdiri tegak) dan kelompok horizontal (yang mendatar kesamping). Kita lihat kembali masing2 kelompok ini:

1.       Kelompok Vertical ,
Anggotanya adalah  pada AB O-1 bernilai 110 dan AB O-1 bernilai 111.
Kita ulangi lagi…. 110 dan 111.
Dari 2 nilai itu yang konsisten (alias tetap alias tidak berubah) adalah A dan B, yaitu tetap bernilai 1 (lihat angka warna biru). Sementara O-1  berubah dari 0 ke 1 (lihat angka warna merah).
Kita lupakan yang tidak konsisten, kita hanya mengambil yang konsisten, yaitu A dan B.
Jadi kelompok vertical menghasilkan ekspresi  = AB.


2.       Kelompok Horizontal
Anggotanya adalah  pada AB O-1 bernilai 011 dan AB O-1 bernilai 111.
Kita ulangi lagi…. 011 dan 111.
Dari 2 nilai itu yang konsisten (alias tetap alias tidak berubah) adalah B dan O-1, yaitu tetap bernilai 1 (lihat angka warna biru). Sementara  A berubah dari 0 ke 1 (lihat angka warna merah).
Kita lupakan yang tidak konsisten, kita hanya mengambil yang konsisten, yaitu B dan O-1.
Jadi kelompok vertical menghasilkan ekspresi  = B O-1.

Setelah itu, untuk mendapatkan output kita jumlahkan ekspresi vertical dan horizontal itu:


Jadi,       Output    =   O    =             AB   +   B O-1        atau,
                                         =             BA   +   B O-1        atau,
                                         =             (A  + O-1) B

Karena     A             =             start
                B             =             stop
                B O-1      =             keadan motor (output) sebelumnya
                O             =             output (motor),

Maka:  Motor         =             (Start  + Keadan Motor sebelumnya) Stop

Ingat, bahwa operasi pen jumlahan adalah rangkian parallel sementara operasi perkalian adalah rangkaian seri.
Lalu bagaimana dengan “keadaan motor sebelumnya”?... Kita bisa mendapatkan input ini dengan menarik kembali output motor sebagai input.
Maka jadilah rangkaian start-stop motor yang sangat familiar itu.








PLC pada Kontrol Solar Turbine Engine


Apa itu Solar Turbine?

Tidak seperti namanya, Solar turbine adalah bukan sebuah turbin yang digerakkan oleh tenaga surya (solar). Solar Turbine adalah sebuah perusahaan internasional yang berkantor pusat di San Diego, California, yang memproduksi Gas Turbine Engine untuk keperluan industry.

 Gambar Papan Nama di kantor Solar Turbine di Mabang, Texas (dok. Pribadi)

Ada 6 jenis gas engine yang diproduksi oleh Solar Turbine, yaitu: Saturn, Centaur, Taurus, Mars dan Titan, dengan kemampuan yang bervariasi dari 1590 sampai 30,000 HP. Sepertinya nama-nama ini diambil dari nama planet atau satelit yang ada di tata surya kita (Solar System), sesuai dengan kata “solar” di Solar Turbine. Di Indonesia, Solar Turbine Engine adalah salah satu menyedia gas turbine engine terbanyak.

Gambar Solar Taurus Engine (http://lh3.ggpht.com)


Bagaimana Solar Turbine Engine dikontrol?

Sebelum ditemukannya PLC pada awal 1970an, Solar Turbine Engine dikontrol oleh “hard wire connections”, dengan menggunakan puluhan relay dan timer. Namun setelah berkembangnya PLC, Solar Turbine Engine dikontrol sepenuhnya oleh PLC. Untuk keperluan pengontrolan ini solar telah memproduksi Turbotronic Microprocessor-Based control system. Turbotronic ini menggunakan PLC produksi Allen breadly, dari PLC-5 untuk Turbotronic 3, sampai ControlLogix 5000-series untuk Turbotronic 4.

Gambar Control Panel Turbotronic 4 (dok. pribadi)


Bagaimana Cara Kerja Turbotronic?

Turbotronic Control System  dipakai untuk fungsi sequencing, controlling, dan protecting bagi solar turbine engine.                Control system ini juga menyediakan tampilan visual kepada operator untuk melihat semua parameter dan bahkan mengevaluasi performance dari unit yang sedang beroperasi.

Ada lima bagian penting dari control system ini, yaitu:
1.      Information devices, yang biasanya berupa transmitter atau probe yang mengubah besaran fisik (seperti temperature, tekanan, atau kecepatan) menjadi sinyal electric (seperti tegangan, arus, hambatan, atau frequency), dan mengirimnya ke Input Module.

2.      Input Module, yang berfungsi mengubah sinyal electric menjadi data digital (mirip seperti A/D converter) dan mengirimnya ke controller.

3.      Controller, yang berisi Program yang akan membuat decision berdasarkan data informasi yang diterima dari input module.

4.      Output module, yang menerima perintah (decision) dari controller dan mengubahnya menjadi sinyal electric (tegangan atau arus) (fungsinya mirip seperti D/A converter).

5.       Decision device, yang mengubah sinyal electric menjadi gerakan fisik (seperti solenoid atau actuator).

Gambar Diagram Block - Solar Control System 



PLC dan Sejarahnya


PLC atau Programmable Logic Controller adalah suatu kendali yang dapat diprogram yang digunakan untuk otomatisasi suatu process. PLC telah digunakan di banyak industry dan peralatan. Berbeda dengan komputer pribadi, PLC sudah mempunyai input/output khusus, tahan terhadap temperature yang lebih tinggi, lebih tahan terhadap vibrasi dan electric noise.

Sejarah PLC bermula dari kebutuhan otomatisasi di industry otomotif  di Amerika Serikat. Untuk melakukan pengontrolan di pabrik mobil ini, sebelumnya mereka menggunakan ratusan relay dan timer. Kemudian masalah timbul ketika mereka harus melakukan modifikasi pada control ini untuk memproduksi tipe mobil baru setiap tahun. Setiap kali modifikasi, membutuhkan waktu yang lama dan biaya tinggi, karena sang teknisi harus mengubah sambungan kabel dari relay dan timer itu satu per satu.

Pada tahun 1968 sebuah devisi di General Motor membuat proposal untuk mengganti system “hard-wire” itu menjadi elektronik. Pemenang penawaran proposal ini adalah Bedford. Maka lahirlah PLC pertama dari Bedford yang diberi nama 084 – nama ini diberikan karena ini adalah project Bedford yang ke-84. Bedford kemudian membuat perusahaan baru khusus untuk PLC ini yang diberi nama MODICON, kepanjangan dari Modular Digital Controller, dimana salah seorang yang terlibat didalamnya, yaitu Dick Morley kelak akan dikenal sebagai “Bapak” PLC. MODICON kemudian dijual kepada Gould Electronic, lalu kepada perusahaan Jerman AEG, dan terakhir perusahan Perancis Schneider Electric membelinya dan memilikinya sampai sekarang.

Gambar Dick Morley (automationworld.com)

O iya, bahasa pemrogram yang dikenal secara umum di PLC adalah ladder logic. Bahasa ini dipilih karena sejarah terciptanya PLC adalah untuk menggantikan “hard wire relay”; Nah, karena General Motor tidak mau membuang banyak biaya dan waktu untuk melatih para teknisinya, maka ladder logic-lah yang digunakan, karena para teknisi sudah sangat familiar dengan bahasa ini, seperti yang mereka gunakan sebelumnya dalam “hard wire relay”. Dalam perkembangannya, selain ladder logic PLC telah mengenal banyak bahasa pemrogramnya lainnya, seperti instruction list, function block, Structure Text, dll.

Gambar PLC Allen Breadley (en.wikipedia.org)

Seperti pada sejarah awal terciptanya PLC, sampai saat ini konon, industry otomotif adalah pemakai terbesar dari control PLC.

Sumber: Wikipedia.org  

Tentang Blog Ini


Blog ini disiapkan bagi siapa saja yang ingin belajar tentang PLC, lebih khusus lagi adalah PLC untuk control system di Solar Turbine engine.

Kenapa Solar Turbine engine?

Karena control system inilah yang saya geluti dalam enam tahun terkahir ini.

Walaupun pekerjaan saya adalah me-mantain sekitar 20-an unit Solar Turbine Engine, saya bukan karyawan SOLAR, setidaknya sampai tulisan ini dibuat.

O iya, tak ada gading yang tak retak, kritik dan saran yang datang, sangat saya hargai.

Wassalam,
adi