LADDER DIAGRAMPADA PEMROGRAMAN MENGGUNAKAN PLC

Programmable Logic Controllers (PLC) adalah komputer elektronik yang mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam.Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai berikut :1.    Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah diubah-ubah fungsi atau kegunaannya.2.    Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara aritmatik dan logic (ALU), yakni melakukan operasi membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya.3.    Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.  

PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay sekuensial dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang telah dibuat dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang digunakan sudah dimasukkan.Alat ini bekerja berdasarkan input-input yang ada dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan meng-ON atau meng-OFF kan output-output. 1 menunjukkan bahwa keadaan yang diharapkan terpenuhi sedangkan 0 berarti keadaan yang diharapkan tidak terpenuhi. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki output banyak.

Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal masukan proses yang dikendalikan lalu melakukan serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori lalu menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan lainnya.

Pada pemrograman PLC banyak metode yang dapat digunakan untuk menyelesaikan sebuah program, diantaranya:

1. Ladder Diagram2. Function Block Diagram 3. Structured Text 4. Instruction List 5. Sequential Function Chart

Dalam pembahasan kali ini akan dijelaskan mengenai Ladder Diagram.

A. Diagram LadderDiagram ladder (tangga) ialah bahasa pemrograman PLC dengan menggunakan simbol-simbol untuk menggambarkan kontak-kontak (switches) dan piranti-piranti keluaran (output devices) guna menggambarkan operasi suatu sistem. Penyajian berbentuk diagram (graphical) diinterpretasikan oleh piranti pemrograman ke dalam bahasa yang dapat di baca oleh PLC processor.

Diagram ladder mempunyai dua buah garis vertikal. Terletak diantaranya dan menghubungkannya, berupa garis horisontal adalah aliran arus dan disebut juga rungs (anak tangga). Simbol-simbol yang menggambarkan operasi sirkuit disusun sesuai dengan urutan operasinya, yaitu piranti masukan (input devices) seperti switch dan sensor diletakkan di bagian kiri dan piranti keluaran untuk aktuator di bagian kanan. Addres atau alamat yang berupa angka-angka atau huruf atau gabungannya ditulis di atas setiap simbol.

Sebuah diagram tangga atau ladder diagram terdiri dari sebuah garis menurun ke bawah pada sisi kiri dengan garis-garis bercabang ke kanan. Garis yang ada di sebelah sisi kiri disebut sebagai palang bis (bus bar), sedangkan garis-garis cabang (the branching lines) adalah baris instruksi atau anak tangga. Sepanjang garis instruksi ditempatkan berbagai macam kondisi yang terhubungkan ke instruksi lain di sisi kanan. Kombinasi logika dari kondisi-kondisi tersebut menyatakan kapan dan bagaimana instruksi yang ada di sisi kanan tersebut dikerjakan.

Gambar 1. Ladder Diagram

Sebagaimana ditunjukkan pada gambar 1 tersebut, sepanjang garis instruksi bisa bercabang-cabang lagi kemudian bergabung lagi. Garis-garis pasangan vertikal (seperti lambang kapasitor) itulah yang disebut kondisi. Pasangan garis vertikal yang tidak ada garis diagonalnya disebut sebagai Normal Terbuka – Normally Open atau NO serta terkait dengan instruksi LOAD (LD), AND atau OR. Sedangkan pasangan garis vertikal yang ada garis diagonal-nya dinamakan Normal Tertutup – Normally Close atau NC serta terkait dengan instruksi-instruksi LD NOT, AND NOT atau OR NOT. Angka-angka yang terdapat pada

masing-masing kondisi di gambar 1 tersebut merupakan bit operan instruksi. Status bit yang berkaitan dengan masing-masing kondisi tersebut yang menentukan kondisi eksekusi dari instruksi berikutnya.

Sedangkan diagram ladder pada gambar 2 di bawah ini adalah salah satu bentuk diagram ladder dari software PLC-OMRON

Gambar 2. Ladder Diagram pada PLC-OMRON

Salah satu jenis PLC-OMRON seperti gambar 3, Memiliki CPU-Rack dan EXPANSION-Rack. Pada CPU Rack terdapat 8 buah Slot yang ditandai dengan Slot 000 s.d 009. Setiap slot memiliki terminal input dan output. Ada yang memiliki 16 terminal atau ada yang 8 terminal dan terminal tersebut diberi nomor mulai dari 00, 01, 02 dan seterusnya. Sedangkan pada EXPANSION Rack slotnya ditandai dengan : Expansion 1 : IR010, IR011, IRo12 dan seterusnya Expansion 2 : IR020, IR021, IR022 dan seterusnya Expansion 3 : IR300, IR301, IR302 dan seterusnya (sedikit beda)Dengan demikian diagram ladder di atas dapat kita baca sebagai berikut : Pada rung pertama paling kiri berarti kontak NO diinstal pada slot ke tiga (002) dan pada

terminal pertama (angka 00 di belakang 002.) Jadi tiga digit pertama menunjukkan slot dan dua digit terakhir menunjukkan terminal.

Alokasi I/O Terminal I/O (Input / Output) – Alokasi Bit IRTabel berikut ini menunjukkan bit-bit IR (Internal Relay) pada rack CPU (Central Processing Unit) maupun rack ekpansi. Bit ialah setiap karakter pada internal relay.

Rack Slot 1 Slot 2 Slot 3 Slot 4 Slot 5 Slot 6 Slot 7 Slot 8 Slot 9 Slot 10

Gb.14. Diagram ladder

CPU IR000

IR001

IR002

IR003

IR004

IR005

IR006

IR007

IR008

IR009

Ekspansi 1

IR010

IR011

IR012

IR013

IR014

IR015

IR016

IR017

IR018

IR019

Ekspansi 2

IR020

IR021

IR022

IR023

IR024

IR025

IR026

IR027

IR028

IR029

Ekspansi 3

IR300

IR301

IR302

IR303

IR304

IR305

IR306

IR307

IR308

IR309

IR000 IR001 IR002 IR003 IR004 IR005 IR006 IR007 IR008

Gambar 3. CPU Rack dan Expansion Rack

Jika kita ingin membuat suatu ladder diagram yang sederhana untuk mengontrol sebuah lampu oleh sebuah saklar, maka bentuknya akan menjadi seperti berikut:

Gambar 4. Contoh Ladder Diagram Sederhana

“L1” dan “L2” menunjukkan pada dua poles dari sumber tegangan 120 VAC. Biasanya L1 adalah + 120 V dan L2 adalah ground. Terkadang pada PLC digunakan juga sumber tegangan selain 120 VAC, tetapi hal ini tidak akan mempengaruhi operasi dari ladder diagram ini.

B. Fungsi Digital Logic pada Diagram LadderPada pemrograman PLC dengan diagram ladder terdapat beberapa fungsi pemrograman yang dapat digunakan, fungsi-fungsinya yaitu:

CPU Rack

Expansion Rack

Slot 1

Slot 2

Slot 8

1. Fungsi LOAD (LD) dan LOAD NOT (LD NOT)Kondisi pertama yang mengawali sembarang blok logika di dalam diagram tangga berkaitan dengan instruksi LOAD (LD) atau LD NOT. (LD NOT). Masing-masing instruksi ini membutuhkan satu baris kode mnemonik. Contoh untuk instruksi ini ditunjukkan pada gambar 5.

Gambar 5. Rangkaian LD dan LD NOT

Sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2, karena hanya instruksi LOAD atau LD NOT saja yang ada di garis instruksi (instruction line), maka kondisi eksekusi untuk instruksi yang di sebelah kanan-nya adalah ON jika kondisi-nya ON. Untuk contoh diagram tangga tersebut, instruksi LD (yaitu untuk normal terbuka), kondisi eksekusi akan ON jika IR000.00 juga ON; sebaliknya, untuk instruksi LD NOT (yaitu untuk normal tertutup), kondisi eksekusi akan ON jika IR000.00 dalam kondisi OFF.

2. Fungsi ORKita dapat membuat suatu fungsi logika yang sederhana untuk mengendalikan suatu lampu menggunakan beberapa saklar. Jika digunakan notasi standar biner untuk lampu dan saklar (0 untuk OFF dan 1 untuk ON), maka ladder diagram berikut merepresentasikan suatu rangkaian OR. Lampu akan menyala jika saklar A atau saklar B dikontakkan.

Gambar 6. Rangkaian OR

3. Fungsi ANDKita juga dapat membuat ladder diagram untuk merepresentasikan suatu rangkaian AND sebagai berikut.

Gambar 7. Rangkaian AND

4. Fungsi Invers/ NOTLogika untuk invert atau NOT direpresentasikan menggunakan normally-closed contact seperti gambar di bawah. Pada rangkaian di bawah, lampu menyala saat saklar A tidak ditekan.

Gambar 8. Rangkaian NOT

5. Fungsi OR NOT dan AND NOT Jika kita menggabungkan rangkaian OR atau AND dan invert maka akan diperoleh suatu rangkaian OR NOT dan AND NOT. Sebagai berikut:

(a) OR NOT (b) AND NOTGambar 9. Rangkaian (a) OR NOT; (b) AND NOT

Pada gambar 8(a), lampu hanya akan menyala jika saklar A dan saklar B tidak ditekan. Jika salah satu saklar saja ditekan, maka lampu akan padam. Dengan prinsip yang sama, kita dapat membuat rangkaian AND NOT seperti gambar 8(b). Beberapa kesimpulan yang perlu diperhatikan: Saklar yang disusun paralel ekivalen dengan rangkaian OR Saklar yang disusun seri ekivalen dengan rangkaian AND Saklar Normally-closed ekivalen dengan rangkaian NOT (inverter)

6. Contoh Penggunaan Fungsi Digital Logic

Gambar 10. Contoh penggunaan AND dan AND NOT

Instruksi yang digambarkan paling kanan sendiri (gambar 3) akan memiliki kondisi eksekusi ON jika ketiga kondisi di kiri-nya semuanya ON, dalam hal ini IR000.00 dalam kondisi ON, IR010.00 dalam kondisi OFF dan LR00.00 dalam kondisi ON.Instruksi AND dapat dibayangkan akan menghasilkan ON jika kedua kondisi yang terhubungkan dengan instruksi ini dalam kondisi ON semua, jika salah satu saja dalam kondisi OFF, apalagi dua-duanya OFF, maka instruksi AND akan selalu menghasilkan OFF juga.

Gambar 11. Contoh penggunaan OR dan OR NOT

Blok instruksi ini akan memiliki kondisi ekskusi ON jika cukup salah satu dari ketiga kondisi dalam keadaan ON, misalnya IR000.00 dalam kondisi OFF, IR0100.00 dalam kondisi OFF atau LR00.00 dalam kondisi ON.Dalam hal ini instruksi OR dapat dibayangkan akan selalu menghasilkan kondisi eksekusi ON jika salah satu saja dari dua atau lebih kondisi yang terhubungkan dengan instruksi ini dalam kondisi ON.

Prinsip Kerja

Contoh soal 3.Buatlah diagram laddernya jika S1 ditekan maka aktuator maju dan jika S1 ditekan lagi aktuator mundur, begitu seterusnya.Jawab :Diagram ladder Gb.21 di bawah ini merupakan jawaban dari contoh soal 3.

Cara kerja sistem yang diagram laddernya tercantum pada Gb.21 adalah sebagai berikut :Apabila 00200 ditekan, maka 00000 akan ON, tetapi sesaat setelah itu akan OFF karena 00001 diaktifkan juga oleh 00200. Sinyal pendek dari 00000 (one short) dapat mengaktifkan 00400 , sesaat kemudian NO 00400 menjadi closed dalam waktu yang bersamaan 00000 kembali ke posisi semula. Output 00400 terkunci dan aktuator bergerak maju. Apabila 00200 kembali ditekan sesaat akan muncul sinyal (one short) dari 00000 yang akan memutuskan 00400 dan pengunci 00400 akan lepas sehingga 00400 tidak aktif lagi, berarti aktuator kembali mundur.

Gb.21. Diagram ladder contoh soal 3