Pentingnya PLC (Programmable Logic Controller) Bagi Pembangkit Listrik

I. Sejarah PLC

            Sistem PLC pertama dikembangkan dari computer konvensional pada akhir 1960 dan awal 1970. PLC pertama banyak dipasang pada plan otomotif, awalnya PLC digunakan dengan teknik otomasi baru untuk mempersingkat jarak dan waktu dari prosedur pengawatan konvensional. Prosedur pengawatan yang baru atau revisi dari relay dan panel control. Prosedur reprogram PLC telah menggantikan rewiring yang cukup rumit dan memakan waktu yang lama, digantikan dengan cara reprogram yang lebih cepat.

            Pada awal 1970 terjadi permasalahan prosedur pemrograman PLC. Program sangat sulit dipahami dan butuh seorang programmer yang ahli untuk melakukan suatu editing program dalam hal modifikasi. Pada akhir tahun 1970 pengembangan terhadap pembuatan program PLC menjadikannya menjadi user friendly.

            Pada 1978, pengenalan chip microprocessor meningkatkan kinerja power computer untuk semua system otomasi dan menekan biaya pembuatan computer robot, peralatan otomasi dan semua jenis computer. PLC juga secara bertahap mengalami perkembangan. Program PLC menjadi lebih mudah untuk dimengerti oleh banyak orang, sehingga PLC menjadi lebih mudah digunakan.

            Pada 1980, beberapa perusahaan besar elektronik dan computer serta beberapa perusahaan divisi elektronik menemukan bahwa PLC telah menjadi produkn manufaktur yang memiliki penjualan terbesar. Pasar untuk PLC tumbuh dari volume 80 juta dollar pada 1978 menjadi 1 milliar dollar per tahun sampai 1990. Hal tersebut masih terus mengalami banyak peningkatan. Setiap industry manufaktur peralatan seperti computer numerical control ( CNC ) telah menggunakan PLC. PLC juga digunakan pada control otomatis gedung dan control system keamanan.

 

II.  Pengertian PLC

            Awalnya PLC banyak dikenal sebagai akronim dari personal computer. Dan ini menjadikan hal yang membingungkan antara pengertian PLC dan PC, hingga akhirnya PLC memiliki pengertian tersendiri yaitu Progammable Logic Control.

            PLC adalah sebuah peralatan user riendly yang berbasiskan mikroprosesor, yang merupakan suatu computer khusus yang berisi fungsi control dari berbagai jenis dan level secara kompleksitas. PLC dapat deprogram, dikontrol dan dioperasikan oleh seorang yang tidak mahir dalam pengoperasian computer. Operator PLC pada dasarnya menggambar garis dan peralatan dari digram ladder. Hasil penggambaran di computer menggantikan external wiring yang dibutuhkan untuk pengontrolan sebuah proses rangkaian. PLC akan mengoperasikan semua system yang memiliki output device yang menjadi on atau off. Juga dapat mengoperasikan segala sistem dengan variabel output. PLC dapat dioperasikan pada sisi input dengan peralatan on –off atau dengan peralatan variable input.

III. Struktur PLC

            PLC tidak ubahnya sebuah computer. Karena komputer lebih familiar di masyarakat, maka jika ingin memahami sebuah PLC, bisa digambarkan seperti halnya sistem komputer. Kalau pada komputer yang diproses ouputnya berbentuk data, sedangkan pada PLC yang diproses outputnya berbentuk system otomasi pada mesin-mesin industri.

            Struktur hardware pada PLC dibagi menjadi 3 bagian utama, yakni: power supply, CPU, dan input output modul. Pada PLC tipe kecil, prosesor, solid state memory, input output modul, dan power supply berada pada satu paket PLC. Sedangkan pada PLC tipe besar hanya prosesor dan memori yang berada dalam satu unit. Namun untuk power supply dan input output modul merupakan bagian yang terpisah atau sebagai modul tambahan.

1. Power Supply. 

Standar power supply yang tersedia di lapangan rata-rata menggunakan tegangan 220V/50Hz. Sedang kebanyakan PLC bekerja pada tegangan -5Vdc dan +5Vdc. Power supply pada PLC biasanya terdiri dari beberap bagian, yang pertama adalah converter dan rectifier. Di dalamnya terdapat trafo step down yang berfungsi untuk menurunkan level tegangan dari 220 V ac ke level tegangan  yang dibutubkan PLC. Kemudian tegangan tersebut di searahkan oleh diode, sehingga outputnya +5V DC dan -5V DC karena tegangan tersebut banyak digunakan pada operasional IC dalam CPU PLC.

          CPU PLC membutuhkan tegangan input DC yang konstan, maka digunakan filter yang akan menyempurnakan tegangan DC menjadi rata, sehingga tidak ada ripple pada tegangan output. Di dalam filter bisa berupa kapasitor, resistor, dan inductor agar tegangan tetap stabil, serta tidak terpengaruh oleh fluktuasi beban, maka digunakan regulator untuk menstabilkan tegangan. 

          Jika terjadi block out power supply ( power off ) akan mempengaruhi system kerja PLC. Untuk mengantisipasi hal tersebut, rangkaian power supply dilengkapi dengan batterai backup, sehingga saat terjadi kegagalan power maka secara otomatis baterai akan mengantikan power supply utama ke CPU, agar program memori user tidak hilang. 

 

2. CPU

Prosesor dan memori berada dalam satu unit yang disebut dengan istilah CPU. Dalam CPU PLC terdapat bagian-bagian seperti memori, prosesor, power supply, dan baterai backup.

• Memori Dalam memori terdapat fix memori atau memori permanen yang diprogram  oleh manufaktur pembuat PLC. Fix memori dalam ROM tidak dapat dihapus atau diganti dalam proses operasional CPU. ROM bersifat non volatile memori, yakni isi memori yang tidak akan hilang meskipun terjadi power off. Pada PLC ROM berisikan data-data seperti fasilitas logic program, fasilitas edit program, fasilitas monitor program, fasilitas untuk komunikasi, dan lainya. Pada CPU juga terdapat memori yang isinya bisa diedit dan dihapus. Memori berada pada IC RAM. Di dalam RAM berisikan program-program user, seprti lader diagram, data-data memori, status I/O, dan lainya. Data tersebut bisa ditulis dan dibaca. IC RAM bersifat volatile, yakni jika terjadi power off maka data tersebut akan hilang. Untuk menghindari hal tersebut, maka pada system power supply dilengkapi dengan baterai backup yang akan memberikan supply pada system PLC.
• PROM( Progammable Read Only Memory) Adalah jenis IC yang memiliki sifat hamper sama dengan ROM, yang hanya bisa deprogram sekali saja. IC ini banyak ditinggalkan karena kelemahannya adalah jika diinginkan perubahan program pada PLC, maka IC tidak dapat deprogram ulang. Jadi harus diganti dengan IC yang baru dan kemudian dibuat lagi programnya.
•  EPROM( Erasable Program Read Only Memory) IC tipe ini dapat dihapus programnya dengan mengunakan sinar ultraviolet. Di atas permukaannya terdapat bagian yang mengkilap seperti kaca yang berbentuk lingkaran yang digunakan untuk penyinaran guna menghapus program di dalamnya. Hal ini dilakukan selama beberapa menit. Kelemahan dari IC ini adalah saat diinginkan reprogram butuh waktu yang lama, karena isi IC harus dikosongkan dahulu. Kemudian jika diinginkan modifikasi program yang relative sedikit, prosesnya sama dengan mengganti keseluruhan program. 
• EEPROM( Electrically Erasable Program Read Only Memory) Jenis IC ini merupakan pengembagan dari IC EPROM, program dapat dihapus secara elektrik yang memungkinkan reprogram dapat dilakukan lebih cepat 
• NOVRAM (Non Volatile Rando Access Memory)IC ini merupakan kombinasi antara EEPROM dan RAM, jadi proses reprogram dapat dilkukan lebih cepat dan jika  terjadi power off maka program tidaka akan hilang. 
• Processor Merupakan otak dari PLC yang berfungsi untuk melakukan aritmatik, operasi logika, dan lainnya. Sejak tahun 1970 Intel engineers memproduksi IC yang berfungsi seperti prosesor dengan nama mikroprosesor. Ada dua factor utama yang menentukan karakteristik mikroprosesor, yakni bit size dan clock speed. Misalnya standar untuk bit size adalah 4-, 8-, 16-, 32-, artinya mikroprosesor akan memanipulasi data 4, 8, 16, 32 bit dalam satu waktu. Jadi semakin besar kapasitas bit size, maka mikroprosesor akan bekerja semakin cepat. Clock speed menentukan seberapa cepat mikroprosesor mengeksekusi instruksi program. Standar clock speed adalah dari 1 MHz samapi 66 MHz. Makin tinggi kapasitas clock speed makin cepat mikroprosesor mengeksekusi instruksi program. Saat ini untuk bit size dan clock speed kapasitasnya terus meningkat seiring dengan persaingan industri dan terus berkembangnya ilmu elektronika.

3.   Input – output modul 

       a. Input modul

Proses yang terjadi pada input modul dibagi menjadi beberapa tahap. Yang pertama adalah pada terminal input terjadi proses pengambilan data, yakni on atau off. Data berasal dari sensor, kontak relay dan lainnya.

Yang kedua adalah mengkonversi sinyal input dari AC ke DC, atau dari DC ke DC. Sinyal dari terminal input bisa berbentuk tegangan AC atau DC, tergantung dari output tegangan peralatan input. Jika tegangan dari terminal input DC, maka level tegangan akan diturunkan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh CPU. 

b. Output modul

Sinyal DC dari CPU diterima input logika kemudian diisolasi oleh optoisolator, dengan tujuan menghindari short sirkuit atau fluktuasi tegangan pada beban sehingga tidak berpengaruh pada CPU. Kemudian tegangan dikonversi ke bentuk tegangan yang diinginkan, bisa berbentuk tegangan tegangan 5vdc, 24vdc, 220vac. 

c. Input-output device

Input output device adalah peralatan yang dihubungkan dengan terminal input output modul PLC. Contoh kategori peralatan yang termasuk input device adalah photosensor, proximity sensor, mechanical switch dan banyak lagi contoh peralatan lain yang termasuk kategori input device seperti kontak relay, tombol selector, dan lain-lain. Sedangkan contoh peralatan yang termasukkategori output device yaitu motor, relay, inverter, dan banyak lagi contoh peralatan yang termasuk kategori output device, seperti lampu, solenoid, buzzer, dan lain-lain.

IV. Kelebihan dan Kekurangan PLC

1. Kelebihan PLC

          Banyak sekali kelebihan PLC dibandingkan dengan system konvensional, antara lain:

·   Fleksibel

Sebelum menggunakan PLC kebanyakan system control mesin menggunakan system control relay-relay atau electronic card. System tersebut sangat tidak praktis karena tidak bisa digunakan secara umum. Misalnya pada mesin yang berbeda tipe  maka rata-rata bentuk atau electronic card sebagai control otomatisnya juga berbeda. Jadi jika memiliki banyak tipe mesin, maka spare electronic card yang harus disediakan juga banyak. Berbeda dengan PLC yang bisa digunakan secara umum pada semua tipe mesin. Jadi jika banyak memiliki tipe mesin, kita tidak perlu menyiapkan banyak spare PLC, karena yang harus disediakan pada PLC hanya program aplikasinya saja untuk tiap mesin tersebut.

·   Mudah

Dalam melakukan perubahan dan pelacakanjika terjadi masalah dengan menggunakan system control relay atau electronic card, maka dibutuhkan banyak waktu saat melakukan modifikasi. Jika terjadi masalah, maka akan sulit proses pelacakan masalahnya. Berbeda dengan PLC saat melakukan modifikasi tidak perlu melakukan instalasi ulang. Hal ini dikarenakan proses modifikasi bisa dilakukan dengan melakukan program ulang, jadi waktunya bisa lebih cepat dan dimonitor  langsung dalam program PLC dengan menggunakan komputer

·   Memiliki jumlah kontak relay yang banyak.

Pada internal relay PLC terdapat jumlah kontak relay yang sangat banyak. Jika pada relay konvensional jumlah kontaknya terbatas sekitar hanya empat kontak, pada satu coil     internal relay PLC jumlah kontaknya bisa mencapai ratusan, tapi tergantung dari kapasitas memori pada PLC.

·   Biaya yang murah

Dalam PLC sudah terdapat fasilitas seperti timer, counter eksternal, serta fasilitas-fasilitas eksternal lain.

·   Dapat melakukan program tes

Setelah pemrograman PLC sebelum diaplikasikan ke dalam rangkaian, program dapat dilkakukan siulasi tes dengan menggunakan dengan fasilitas lampu indicator yang ada dalam PLC. Hal ini tentunya sangat membantudalam proses evaluasi dan penyempurnaan program. Berbeda dengan system relay konvensional , harus dilakukan tes di lapangan yang membutuhkan banyak waktu.

·   Dapat dimonitoring secara visual

Pada lader diagram PLC dapat dilakukan monitoring secara secara  visual dengan menggunakan programming device. Misalnya ingin mengetahui relay bekerja atau tidak, maka di dalam program terlihat status relay on atau off. Jadi jika terjadi masalah maka akan mudah melacak penyebab kesalahan.

·   Speed lebih cepat

Dibandingkan dengan kontak relay konvensional, kontak relay dalam PLC bisa bekerja dengan waktu yang lebih cepat dalam waktu millisecond.

·   Kontak relay menggunakan solid state relay

Dibandingkan dengan relay konvensional yang cara kerja kontaknya menggunakan system mekanik pada relay PLC menggunakan solid state relay cara kerja kontaknya lebih halus dan akurat, sehingga menjadi lebih awet.

·   Security

Program PLC bisa diberikan proteksi, sehingga tidak bisa diubah sembarangan oleh setiap orang. Disbanding dengan system relay konvensional yang lebih terbuka, PLC lebih aman.

·   Program dapat disimpan

Program apliksai PLC mudah disimpan seperti halnya program yang ada pada computer. Fasilitas penyimpanan program bisa berbentuk removable disk, hardisk computer, cd, dan lainnya.

2. Kekurangan PLC

·      Karena PLC merupakan teknologi yang baru, maka system konvensional perlu mengknversi system lamanya.Pengubahan system lamanya ang menggunakan ladder atau relay ke konsep computer PLCmerupakan hal yang sulit bagi sebagian orang.

·      Keadaan lingkungan misalnya suhu yang panas dapat merusak PLC. Dalam suatu pemrosesan, lingkungan mungkin mengalai pemanasan yang tinggi, vibrasi yang kontak langsung dengan alat elektronikdi dalam PLC yang terjadi secara terus menerus dapat mengganggu kinerja PLC.

Buruk untuk aplikasi program yang tetap. Beberapa aplikasi merupakan aplikasi dengan satu fungsi  sedangkan PLC dapat mencakup beberapa fungsi. Pada apliksi dengan satu fungsi jarang sekali dilakukan perubahan bahkan tiadak sama sekali, sehingga pengguanaan PLC pada aplikasi dengan satu fungsi merupakan pemborosan biaya.