TE090443 Programmable Logic Controller Arsitektur Programmable

TE090443
Programmable Logic Controller
Arsitektur
Programmable Logic Controller - 2
Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng.
Jurusan Teknik Elektro FTI ITS
Telp. 5947302 Fax.5931237
Email: [email protected]
Programmable Logic Controller - 04
1
Objektif:
Perangkat Input/Output
Komponen Digital I/O
Modul Digital Input
Modul Digital Output
Modul Analog
Programmable Logic Controller - 04
2
Perangkat Input dan Output
Perangkat ini merupakan bagian dari PLC yang
berinteraksi dengan lingkungan luar. Perangkat
ini terdiri dari perantara elektronik yang
menyediakan fungsi pengkondisi sinyal dan
fungsi isolasi. Ini memungkinkan PLC
dihubungkan langsung ke aktuator proses dan
sensor tanpa memerlukan rangkaian perantara.
Programmable Logic Controller - 04
3
Macam Perangkat I/O
Perangkat Input dan Output ini secara garis
besar terdiri dari:
•
•
•
•
•
Perangkat
Perangkat
Perangkat
Perangkat
Perangkat
Digital Input (DI)
Digital Output (DO)
Analog Input (AI)
Analog Output (AO)
untuk komunikasi (serial)
Programmable Logic Controller - 04
4
Komponen Digital I/O (contact)
Perangkat hanya menghasilkan kondisi biner
dengan pengolah sinyal berupa :
Contact Output :
Komponen untuk mengeluarkan sinyal adalah relay.
Umumnya untuk beban arus yang relatif besar.
Supply beban bisa AC/DC.
Kecepatan respon rendah.
Ada contact bounch, menyebabkan ada noise.
Programmable Logic Controller - 04
5
Komponen Digital I/O (SSR)
Solid State Output (SSR)
Komponen yang digunakan solid-state
Beban AC: outputnya menggunakan SCR. Respons lebih
cepat dari contact output, dan lebih rendah dari transistor
output.
Beban DC: outputnya menggunakan Transistor. Respons
sangat cepat untuk beban arus kecil. Frekwensi kerja
cukup tinggi.
Programmable Logic Controller - 04
6
Komponen Digital I/O
(SSR-beban DC)
Sinyal output pada beban DC dapat berupa :
Output Tegangan: memberikan sinyal tegangan sebagai
output dan tahanan beban harus cukup tinggi dengan
konsumsi arusnya kecil.
Output Arus: mengolah sinyal arus (source/sink). Beban yang
bekerja pada I/O-nya ada:
current source (PNP) : arus diberikan kebeban, beban dihubungkan
keterminal output dan negatip catudaya.
current sink (NPN) : arus ditarik dari beban, beban dihubungkan
keterminal positip catudaya dan terminal output.
Programmable Logic Controller - 04
7
I/O PLC model Compact
Jumlah titik I/O yang ada pada model ini tidak
terlalu banyak, perangkat I/O yang ada biasanya:
•
•
•
Digital Input (DI) → maks. 16 titik
Digital Output (DO) → maks. 16 titik
Perangkat untuk komunikasi (serial RS232)
Programmable Logic Controller - 04
8
Contoh I/O pada OMRON CPM1
PLC buatan OMRON dari kelas SYSMAC seri C nomer CPM1A10CDR.
Digital Input (DI) → 6 titik
Digital Output (DO) → 4 titik
Ditambah CIF01 bisa komunikasi
melalui serial RS232
Programmable Logic Controller - 04
9
I/O PLC model Modular
Jumlah titik I/O yang terpasang ada pada model ini
tergantung dari jumlah titik I/O sistem kontrol. Secara
umum dalam satu backplane, biasanya mampu
dipasang:
•
•
•
1-5 modul Digital
1-3 modul Analog
1-4 modul Spesial (bisa analog,digital atau serial)
Jika masih kurang bisa ditambahkan modul ekspansi.
Programmable Logic Controller - 04
10
Modul Digital Input
Modul ini dapat digunakan untuk dua macam sinyal, AC
dan/atau DC. Kisaran tegangan yang mampu diolah:
•
•
•
•
•
•
24 volt AC/DC
48 volt AC/DC
120 volt AC/DC
230 volt AC/DC
TTL level
5 - 50 volt DC (sink/source)
Programmable Logic Controller - 04
11
Blok rangkaian AC/DC Input
Modul ini secara umum dilindungi oleh bagian isolator
terhadap level tegangan yang tidak diinginkan.
Programmable Logic Controller - 04
12
Modul DC Input
Modul digunakan hanya untuk sinyal tegangan DC
(searah), terutama model dengan komponen solid-state
(SCR, transistor) jika dihubungkan dengan peralatan
luar (sink/source).
Jika modul ini memberikan arus ketika modul ini ON
(aktif), maka modul ini dinamakan current source.
Jika modul ini menerima arus ketika modul ini ON
(aktif), maka modul ini dinamakan current sink.
Programmable Logic Controller - 04
13
Arus pada modul DC Input
♦ Arus dari peralatan luar (mis. sensor)
masuk ke modul DC input. Bagi
peralatan luar berfungsi sebagai
source, sedang modul DC input sebagai
sink.
♦ Arus dari modul DC input ke peralatan
luar (mis. katup). Bagi modul DC input
berfungsi sebagai source, sedang
peralatan luar sebagai sink.
Programmable Logic Controller - 04
14
Modifikasi modul sink ke source
♦ Melakukan perubahan modul sink ke source bisa
dilakukan dengan menggunakan rangkaian berikut
untuk arus Iout 50 mA.
Programmable Logic Controller - 04
15
Modul AC/DC Input
Modul ini biasanya
diisolasi dari gangguan
luar dengan rangkaian
opto-coupler.
Contoh hubungan untuk
modul AC/DC input
Programmable Logic Controller - 04
16
Modul Digital Output
Pada modul ini tegangan yang digunakan bisa AC dan
atau DC.
Tegangan output yang mampu diolah:
• 12 - 48 Volt AC/DC
• 120 Volt AC/DC
• 230 Volt AC/DC
• contact (relay)
• Isolated output
• 5 - 50 Volt DC (sink/source)
Programmable Logic Controller - 04
17
Blok Rangkaian Output AC
Modul ini menggunakan rangkaian pengaman mirip
modul input.
Programmable Logic Controller - 04
18
Modul DC Output
Modul DC output ini mirip dengan modul DC input.
Koneksi dengan peralatan luar dapat sebagai sink atau
sebagai source untuk modul dengan solid-state output.
Jika modul ini memberikan arus ketika modul ini ON
(aktif), maka modul ini dinamakan current source.
Jika modul ini menerima arus ketika modul ini ON
(aktif), maka modul ini dinamakan current sink.
Programmable Logic Controller - 04
19
Koneksi Modul DC Output
Koneksi peralatan luar untuk modul DC solid-state
output sebagai sink atau sebagai source.
Programmable Logic Controller - 04
20
Tegangan Analog
Tegangan analog adalah sinyal yang mampu
merepresentasikan tegangan pada rentangan yang
diberikan.
Contoh: analog input dari satu speed drive variabel
membaca tachometer memasok tegangan 5 Volt ke
input pada kecepatan 50 rpm (revolutions per minute).
Ketika kecepatan motor dan tachometer meningkat
menjadi 500 rpm, tegangan input akan meningkat
menjadi 50 Volt.
Programmable Logic Controller - 04
21
Arus standar
Arus adalah suatu bentuk sinyal analog disamping
tegangan, standar yang sering digunakan untuk
pengukuran adalah 4 - 20 mA.
Tranduser berat atau kecepatan akan mengubah berat
atau kecepatan ke dalam arus 4 - 20 mA. Contohnya :
sebuah transduser berat menghasilkan arus 5 mA
untuk beban seberat 1 kg. Jika timbangan tersebut
mampu menimbang beban maksimum sampai 100 kg,
maka arus yang terukur sebesar 20 mA.
Programmable Logic Controller - 04
22
Pengolah Sinyal
CPU PLC yang bekerja dengan data digital dapat
mengolah besaran (tegangan/arus) analog, maka
diperlukan perangkat pengubah sinyal. Dari analog ke
digital (Analog to Digital Converter) dan dari digital to
analog (Digital to Analog Converter).
Pengolah sinyal ini memerlukan processor tersendiri
agar tidak membebani tugas CPU, khususnya waktu
scan PLC. Pengolah ini biasanya berupa modul
tersendiri dan termasuk dalam modul spesial.
Programmable Logic Controller - 04
23
Modul A/D
Modul ini mengolah sinyal analog dari perangkat luar
(sensor) ke sinyal digital.
Sinyal input yang bisa diolah berupa arus dan atau
tegangan seperti :
•
•
•
•
4 hingga 20 mA
0 hingga 5 Volt DC
0 hingga 10 Volt DC
-10 hingga +10 Volt DC
Programmable Logic Controller - 04
24
Modul D/A
Modul ini mengolah data bit dari CPU ke perangkat luar
(aktuator, motor, katup), atau representasi digital ke
analog.
Sinyal output yang dihasilkan berupa arus dan atau
tegangan seperti :
•
•
•
•
4 hingga 20 mA
0 hingga 5 Volt DC
0 hingga 10 Volt DC
-10 hingga +10 Volt DC
Programmable Logic Controller - 04
25
Modul Spesial
Modul ini mengolah sinyal secara khusus untuk
kebutuhan kontrol, antar lain modul :
•
•
•
•
•
•
•
Temperatur Sensor (mirip modul A/D)
Temperatur Control (mirip modul D/A)
Heat Temperatur Control (mirip modul D/A)
PID Control (mirip modul D/A)
Fuzzy Logic (mempunyai modul A/D dan D/A)
High Speed Counter (mengolah pulsa digital)
Position Control (menghasilkan pulsa untuk servomotor)
Programmable Logic Controller - 04
26