C HO MP01 - Sistem Kontrol Elektro Mekanik [PDF]

Citation preview

PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) DASAR [B.1.12.11.001.3.13R1.IC]



Edisi II Tahun 2017



PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) DASAR (B.1.12.11.001.3.13R1.IC)



TUJUAN PEMBELAJARAN : Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta mampu mangaplikasikan prinsipprinsip dasar pengoperasian dan pemeliharaan Sistem Kontrol dan Instrumentasi berbasis PLC sesuai dengan SOP/IK, Instruction Manual dan standar yang berlaku di perusahaan. DURASI



:



TIM PENYUSUN



:



80 JP / 10 HARI EFEKTIF



1. M. AHSANUL KHULUQ 2. MUHAMMAD MAWARDI 3. FAISAL RIFKI KAFIL 3. TRINARMADA ANUGRAHA



TIM VALIDATOR



:



1. ERWIN 2. ANDRE LAKSONO PUTRO



i



SAMBUTAN Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas Rahmat, Taufiq dan Hidayah-Nya materi pembelajaran ini telah berhasil disusun dengan baik dan tepat waktu. Seiring dengan metamorfosa PLN Pusdiklat sebagai PLN Corporate University, telah disusun sejumlah materi pembelajaran yang sesuai dengan kebutuhan Korporat. Program pembelajaran ini bersifat Mandatori bagi setiap pegawai sesuai tuntutan Kebutuhan Kompetensi Jabatan (KKJ) yang sudah ditetapkan. Penyusunan materi pembelajaran ini berbasis kepada Direktori Kompetensi PT. PLN (Persero) dan disusun bersama dengan LSC (Learning Steering Commitee). Dengan diimplementasikannya PLN Corporate University, diharapkan pembelajaran ini tidak hanya menjadi milik PLN Corporate University dan Direktorat SDM, namun juga memberikan benefit



bagi



Business



Owner



sesuai



dengan salah satu nilai PLN



Corporate University yaitu ”Performing”. Akhir kata, semoga buku ini dapat bermanfaat untuk kemajuan perusahaan.



Jakarta,



Nopember 2017



General Manajer,



WISNOE SATRIJONO



ii



KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena dengan rahmat, taufiq serta hidayahNya materi pembelajaran ”Distributed Control System (DCS)” ini dapat selesai dengan baik dan tepat pada waktunya. Penyusunan materi ini dimaksudkan sebagai bahan ajar/handout pada pembelajaran “Distributed Control System (DCS)” yang dilaksanakan oleh Primary Energy and Power Generation Academy dalam rangka memelihara dan meningkatkan kompetensi tenaga teknik bidang Pemeliharaan Kontrol Instrumen Pembangkitan Thermal di lingkungan PT PLN (Persero). Materi pembelajaran ini disusun oleh tim yang kompeten dan berpengalaman dalam bidang “Pemeliharaan Kontrol Instrumen Pembangkitan Thermal”, sehingga materi ini akan selaras dengan kebutuhan operasional dalam rangka menunjang kinerja yang ekselen. Namun demikian kami menyadari sepenuhnya bahwa materi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kami mengharapkan masukan dan saran dari semua pihak untuk perbaikan dan penyempurnaan materi ini. Akhir kata, pembelajaran ini diharapkan dapat membantu meningkatkan kinerja unit Operasional pada khususnya dan mampu menunjang kinerja ekselen korporat. Kepada semu pihak yang telah membantu dalam penyusunan materi pembelajaran ini kami mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya.



Suralaya, Nopember 2017 Primary Energy and Power Generation Academy Manajer,



MURDANI



iii



DAFTAR BUKU PELAJARAN Mata Pelajaran 1 Sistem Kontrol Elektro Mekanik Mata Pelajaran 2 Sistem Kontrol PLC Mata Pelajaran 3 Pemrograman PLC Mata Pelajaran 4 Praktik Wiring, Sistem Kontrol Relay dan Pemrograman PLC



iv



MATA PELAJARAN 1 Sistem Kontrol Elektro Mekanik



TUJUAN PEMBELAJARAN : Setelah mengikuti pelajaran ini peserta mampu memahami dan menjelaskan Sistem Kontrol Elektro Mekanik sesuai dengan standar perusahaan dan pedoman yang diberikan. DURASI



:



PENYUSUN



:



24 JP / 3 HARI EFEKTIF



1. M. AHSANUL KHULUQ (PLN SEKTOR TARAHAN) 2. Muhammad Mawardi (PLN Udiklat Suralaya) 3. Faisal Rifki Kafil (PLN Udiklat Suralaya) 4. Trinarmada Anugraha (PLN Udiklat Suralaya)



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



v



DAFTAR ISI



TUJUAN PEMBELAJARAN ............................................................................................. i SAMBUTAN .....................................................................................................................ii DAFTAR BUKU PELAJARAN .........................................................................................iv TUJUAN PEMBELAJARAN ............................................................................................ v DURASI .......................................................................................................................... v PENYUSUN .................................................................................................................... v DAFTAR ISI ....................................................................................................................vi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ vii 1. INSTRUMENTASI PEMBANGKIT .............................Error! Bookmark not defined. 2. SEJARAH SISTEM KONTROL..................................Error! Bookmark not defined. 3. PERAN SISTEM KONTROL DALAM INDUSTRI.......Error! Bookmark not defined. 4. PERKEMBANGAN TEKNOLOGI DCS ......................Error! Bookmark not defined.



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



vi



DAFTAR GAMBAR



Gambar 1. Skematis blok sistem kontrol......................................................................... 1 Gambar 2. Sistem pengendalian temperatur tangki air ................................................... 2 Gambar 3. Sistem pengendalian terbuka volumetric flow ............................................... 3 Gambar 4. Sistem pengendalian tertutup pengaturan volumetric flow ............................ 4 Gambar 5. Loop tertutup sistem pengendalian proses modern ...................................... 5 Gambar 6. Sistem instrumentasi dan pengendalian (loop tertutup) ................................ 6 Gambar 7. Prinsip fungsional kontrol loop tertutup ........................................................ 8 Gambar 8. Contoh skema pressure control loop............................................................. 9 Gambar 9. Contoh skema temperature control loop ....................................................... 9 Gambar 10. Contoh skema flow control loop ................................................................ 10 Gambar 11. Contoh skema level control sistem inflow dan outflow .............................. 10 Gambar 12. Skema feedback control............................................................................ 11 Gambar 13. Contoh feedback control pengendalian tangki pemanas........................... 12 Gambar 14. Skema Feed Forward Control ................................................................... 14 Gambar 15. Contoh feedforward control pengendalian tangki pemanas ...................... 14 Gambar 16. Feed Forward plus Feedback Control ....................................................... 14 Gambar 17. Skema cascade control ............................................................................. 15 Gambar 18. Contoh cascade control pada pengendalian tangki pemanas ................... 15 Gambar 19. Contoh skema konsep ratio control pada boiler/furnace ........................... 16 Gambar 20. Contoh ON-OFF Control pengendalian temperatur................................... 17 Gambar 21. Thermostat ON-OFF switching point ......................................................... 18 Gambar 22. Grafik cara kerja Kontrol Proporsional (P)................................................. 19 Gambar 23. Grafik cara kerja Kontrol Integral (I) .......................................................... 20 Gambar 24. Grafik cara kerja Kontrol Derivative (D)..................................................... 21 Gambar 25. Sistem Kontrol Manual .............................................................................. 22 Gambar 26. Sistem Kontrol Analog Pneumatik ............................................................. 23 Gambar 27. Sistem Kontrol Analog Elektronik .............................................................. 23 Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



vii



Gambar 28. Struktur umum computer controlled system/proses .................................. 24 Gambar 29. Sistem centralized computer control dengan analog backup .................... 25 Gambar 30. Arsitektur sistem direct digital control (DDC) ............................................. 25 Gambar 31. Skema supervisory computer control ........................................................ 26 Gambar 32. Arsitektur sistem hybrid ............................................................................. 27 Gambar 33. Arsitektur sistem kontrol terpusat (centralized) ......................................... 28 Gambar 34. Sistem kontrol tradisional .......................................................................... 29 Gambar 35. Kontrol room berbasis DCS....................................................................... 30 Gambar 36. Hierarki sistem kontrol berbasis DCS........................................................ 31 Gambar 37. DCS generasi pertama.............................................................................. 31 Gambar 38. DCS generasi kedua ................................................................................. 32 Gambar 39. DCS generasi ketiga ................................................................................. 33



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



viii



PENGANTAR SISTEM KONTROL PROSES



SISTEM KONTROL ELEKTRO MEKANIK



1.1 STANDAR WIRING DIAGRAM Wiring diagram atau Diagram pengkabelan merupakan representasi gambar konvensional dari sirkuit listrik. Gambar ini menunjukkan komponen rangkaian dengan bentuk yang disederhanakan, dan power suplai dan sinyal antara perangkat. Wiring diagram biasanya memberi informasi tentang posisi relatif dan pengaturan perangkat dan terminal pada perangkat, untuk membantu membangun atau memperbaiki perangkat. Hal Ini tidak seperti diagram skematik, di mana susunan interkoneksi komponen pada diagram biasanya tidak sesuai dengan lokasi fisik komponen pada perangkat. Diagram bergambar akan menunjukkan lebih detail tampilan fisik, sedangkan wiring diagram menggunakan notasi simbolis untuk memperkirakan interkoneksi keberadaan tampilan fisik. Wiring diagram sering digunakan untuk troubleshoot masalah dan untuk memastikan semua koneksi telah dibuat dan semua telah sesuai. Wiring diagram menggunakan simbol standar untuk perangkat kabel, biasanya berbeda dengan yang digunakan pada skematik diagram. Simbol elektrik tidak hanya menunjukkan di mana ada sesuatu yang harus dipasang, tapi juga jenis perangkat yang dipasang. Misalnya, lampu ditunjukkan oleh satu simbol, saklar kontaktor memiliki simbol yang berbeda, dan relai memiliki simbol lain, setiap tipe switch mempunyai simbol yang berbeda. Wiring diagram merupakan bahasa yang digunakan para enjiner untuk mempelajari apa yang mereka kerjaan dalam proyek elektronik ataupun elektrik. 1.2 CARA MEMBACA WIRING DIAGRAM A. Mengenal simbol wiring diagram Untuk membaca sebuah wiring diagram, perlu diketahui elemen dasar yang termasuk di dalam wiring diagram, dan simbol gambar yang digunakan untuk mewakilinya. Elemen dasar di dalam wiring diagram adalah ground, power suplai, wire dan koneksi, ouput device, switch, resistor, gerbang logika, lampu, dll. Standar simbol yang digunakan untuk wiring diagram sebagai berikut (standar simbol ANSI vs IEC)



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



1



Gambar 1. Jenis-jenis saklar



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



2



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



3



Gambar 2. Simbol Standar ANSI vs IEC B. Line junction Line junction (garis sambungan) sebuah kabel, digunakan untuk menghubungkan komponen menjadi satu. Semua titik sepanjang kabel adalah indentik dan terhubung. Kabel pada beberapa tempat tersambung satu



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



4



sama lain, tetapi tidak semua terhubung. Sebuah titik hitam digunakan untuk mengindikasikan bahwa dua garis terhubung. Biasanya perbedaan warna digunakan untuk membedakan dua garis. Biasanya terdapat legenda pada wiring diagram untuk menunjukkan setiap warna.



Gambar 3. line junction C. Tipe koneksi Biasanya sikuit dengan lebih dari dua komponen mempunyai tipe dasar koneksi, seri dan paralel. Sebuah sirkuit seri dimana setiap komponen terhubung sepanjang satu jalur, sehingga arus yang mengalir melalui satu komponen ke komponen lainnya. Dalam sirkuit seri, tegangan terbagi untuk semua komponen yang terhubung, sedang arusnya sama. Pada sirkuit paralel, setiap peralatan langsung terhubung ke sumber power, jadi tiap peralatan mempunyai tegangan yang sama, sedangkan arus terbagi di sepanjang pencabangan paralel.



Gambar 4. seri vs paralel D. Contoh Wiring Diagram Berikut contoh wiring diagram pada sebuah sistem untuk pengkabelan elektrik pada sebuah mobil.



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



5



Gambar 5. Contoh wiring diagram pada pengkabelan mobil



Gambar 6. anak kontak riley timer, termis, dan kontaktor



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



6



Gambar7. contoh gambar relay 3. KONTROL RELAY DAN LOGIC A. Kontrol RELAY Dalam mendukung kerja system logic and sequence diperlukan peralatan yang masing – masing peralatan telah disebutkan dan disimbolkan pada sub bahasan diatas. Peralatan itu merupakan peralatan utama dan mendukung dari system, sehingga system dapat bekerja sebagaimana mestinya. Karena banyaknya peralatan yang digunakan, maka dalam sub- bahasan akan diuraikan peralatan yang umum digunakan. Peralatan tersebut antara lain adalah sebagaiberikut : 1. 1.3.



RELAY



Relay listrik adalah peralatan yang mengawali / memulai aksi dalam sebuah rangkaian dapat menimbulkan reaksi atau perubahan kondisi dalam rangkaian atau dalam beberapa rangkaianyang lain.



Relay tidak didesain seperti Kontroler ataupun saklar tetapi merupakan suatu kontak atau groupkontak yang diaktifkan dengan menggunakan sinyal yang relative kecil dayanya, baik dalam bentuk arus maupun tegangan. Fungsi relay paling sederhana adalah untuk membuka dan menutup kontak listrik atau group kontak yang prinsip kerjanya secara elektro magnetic. Sehingga relay juga mempunyai coil (kumparan) dan inti yang dapat bergerak (jangkar) untuk menggerakan kontak – kontaknya seperti kontak Bantu yang dimiliki oleh kontaktor. Secara sederhana konstruksi relay dapat diperlihatkan pada gambar di bawah ini.



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



7



Gambar 8. Relay Elektro Magnetic Relay disini adalah relay elektro mekanis dan elektronika bukan relay penumatik, sedangkan yang tergambar adalah relay elektro mekanik. Berdasarkan fungsinya, ada yang dipakai sebagai pengaman yang untuk mengawali/memulai aksi dalam sebuah rangkaian, sebagai reaksinya dapat menimbulkan/memberikan perintah circuit breaker untuk trip atau peralatan lain untuk memberi alarm. Relay proteksi tersebut antara lain : Over-current relay, Over-load, Over–voltage relay, Differential relay, Bucholtz relay, Distance relay dan seterusnya.



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



8



Gambar 9. Macam-macam Relay 2. 1.2.



KONTAKTOR MAGNETIK.



Start / Stop dan pembalikan automatis motor AC/DC, biasanya dilakukan oleh sakelar kerja magnetic yang disebut ”kontaktor magentik”. Pengendalian yang menggunakan kontaktor magnetic untuk mengendalikan kerja motor disebut pengendali magnetic.



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



9



Pengendali magnetik dapat digerakan dengan tombol – tombol tekan yang kerapkali berlokasi jauh dari motor (peralatan yang dikendalikan) dan pengendali dapat juga digerakan secara automatis, dengan memanfaatkan kontak bantu pada peralatan lain seperti Limit switch, presure switch, level switch dan lain – lain. Bagian utama dari kontaktor magnetik adalah kumparan kerja yang diletakan pada inti besi, sehingga jika ada arus yang mengalir melalui kumparan, maka inti besi termagnetisasi dan akan menarik jangkar (inti yang dapat bergerak), untuk membawa satu atau lebih kontaktor listrik (group kontak). Kontak listrik / group kontak dihubungkan seri dengan peralatan yang dikendalikan, sehingga terbentuklah aliran arus listrik pada rangkaian tenaga, ketika kumparan dirangkaian kontrolnya diberi energi (Coil kontaktor magnetik ”energized”). Dan apabila coil de-energize maka kontak/group kontak pada magnetik kontaktor kembali ke posisi awalnya. Berdasarkan sumber tegangannya maka terdapat dua jenis kontaktor magnetik yaitu kontaktor magnet AC & DC, biasanya bekerja pada tegangan menengah dan rendah, sedangkan untuk tegangan menengah dan tinggi kontaknya dikenal dengan nama pemutus tenaga atau ”Circuit Breaker”, karena kontaknya dirancang agar mengalirkan arus listrik besar. Maka dengan demikian aruslistrik yang besar dapat dikendalikan oleh arus kumparan yang relatif kecil, yaitu digunakan sebagai pemberi energi pada kumparan kerja (Coil). Selain kumparan dan jangkar besi (inti yang dapat bergerak karena adanya magnet didekatnya / terbentuk magnet pada coilnya), dilengkapi juga dengan kontak utama (kontak yang dihubungkan langsung dengan rangkaian tenaga / peralatan yang dikendalikan) dan kontak bantu. Terdapat dua kondisi kontak yang dikenal dengan nama normally Open (NO) dan Normally Close (NC).



Gambar Kontaktor thermal overload 1.1.



TIMER.



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



10



Dalam sistem logic dan sequence timer digunakan sebagai pewaktu atau penentu waktu, dimana siwitch/kontak di ”ON”kan maaupun di”OFF”kan. Prinsip kerja timer ada beberapa macam diantaranya bekerja berdasarkan ”Elektronika”, ”Elektrik”, Elektro-mekanik” dan ”Full-mekanik. Timer berfungsi untuk mengawali aksi setelah ada penundaan waktu, mengaktifkan sejumlah rangkaian secara berurutan dengan interval waktu.



Timers & Counters Interval waktu timer dapat diatur (disetel) mulai dari milli detik sampai beberapa jam, biasanya pengaturan waktu penyetelan intervalnya dapat dilakukan dengan tangan atau obeng atau juga secara elektronik dengan rangkaian clock generator. Pada umumnya timer mempunyai sifat : 1.1.1. ON DELAY Timer yang bekerja untuk meng ”ON”kan atau mengaktifkan kontak, atau rangkaian apabila setting waktunya telah terpenuhi. Sebagai contoh seperti terlihat pada gambar 1. Dibawah apabila ada signal masuk dari 0 detik yang digambarkan sebagai pulsa ”high”. Jika setting waktu diatur 5 detik, maka signal keluar ”high” setelah detik ke 5 sampai detik ke 10, seperti diperlihatkan pada gambar 1 untuk signal\out.



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



11



Delay Timer



Gambar 1 1.1.2. OFF DELAY. Timer yang bekerja untuk meng-OFF-kan rangkaian atau melepaskan kontak / hubungan apabila setting waktunya telah terpenuhi. Sebagai contoh seperti diperlihatkan pada gambar 2 dibawah. Apabila ada signal masuk dari 0 detik sampai 10 detik yang tergambar sebagai pulsa “high” dan apabila setting waktunya diatur 5 detik, maka signal keluar “Low” setelah detik ke 5.



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



12



H3CR-H Power OFF-Delay Timer



Gambar 2. 1.3.1 Logic Logic atau logika menurut bahasa adalah sesuatu yang dapat diterima oleh akal. Namun logic yang dimaksudkan disini adalah logic yang lazim digunakan dalam dunia keteknikan. Selanjutnya logic tersebut dapat diimplementasikan dalam bentuk simbol yang dikenal dengan simbol gerbang logic (logic gate). Simbol-simbol tersebut tidak menjelaskan bagaimana bentuk alat itu, melainkan hanya menyatakan fungsinya Sequence menurut pengertiannya adalah urut-urutan, dalam hal ini urut-urutan menjalankan atau memberhentikan suatu peralatan pada suatu proses di dalam power plant/industri. Didalam ruang lingkup instalasi peralatan-peralatan power plant dikenal dua istilah diagram atau gambar rangkaian operasional melalui: 1. Logic diagram Logic diagram menyajikan detail yang secara skematis memperlihatkan semua instrumen perlatan yang akan mempengarui berlangsungnya pengaturan yang bersifat sekuensial peralatan-peralatan



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



13



berpengaruh berlangsungnya pengaturan seperti switch, timer dan memory yang mempunyai keluaran sebagai pengemudi/ menjalankan Pompa, katup, kompresor dan sebagainya 2. Schematic diagram Schematic diagram dibuat untuk memperlihatkan semua peralatan listrik yang digunakan yang meliputi schematic control diagram seperti phenumatic dan hydraulik dan electrical schematic diagram yang memperlihatkan semua peralatan listrik yang digunakan, hal ini akan membantu untuk dapat mengerti operasional sistem peralatan maupun proses tersebut dengan cepat, sehingga memudahkan dalam hal mencari gangguan dan pemeriksaan. Schematic diagram ini ada yang diperuntukan schematic control diagram, menerangkan menjelaskan fungsi dari bermacammacam komponen kontrol. A. Logika Boolean Boolean logic atau logika bolean pertama kali diperkenalkan oleh seorang ahli matematika bernama george Boolean, pada tahun 1840, kemudian dikembangkan pada tahun 1854 dalam bukunya Sebuah Investigasi Hukum Pemikiran. Dialah yang pertama kali mendefinisikan istilah itu sebagai bagian dari sistem logika matematika. Aljabar Boolean disempurnakan di akhir abad 19 sampai mencapai konsepsi modern struktur (abstrak) matematika. Dalam perkembanganya Boolean logic telah dianggap sebagai dasar kompoter modern dan perkembangan teknologi saat ini. Boolean adalah suatu tipe data yang hanya mempunyai dua nilai. Yaitu true atau false (benar atau salah). Logika Boolean biasanya bekerja dengan membandingkan bit individu. Bit merupakan unit terkecil dari informasi digital, semua file komputer memiliki ukuran yang umumnya dinyatakan dalam byte, setiap byte lebih lanjut dapat dibagi menjadi bit. Logika boolean melakukan operasi dengan cara membandingkan bitbit individu informasi. Untuk menentukan cara membandingkan bit informasi digital, Boolean logic bekerja dengan menggunakan system operasi AND, OR, dan NOT Berikut akan dibahas tentang logika yang berlaku di dalam Boolean, yaitu : 1. AND situasi dimana output tidak energize kecuali kedua, switch (normally open) keduanya tertutup. switch A dan switch B keduanya ditutup, sehingga digambarkan sebagai logika AND. Berikut tabel kebenaran (truth table) untuk gerbang logika AND :



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



14



Gambar logika gerbang AND 2. OR Situasi dimana output akan energize ketika switch A atau B (normally open) tertutup. Yang digambarkan sebagai logika OR, tabel kebenaran berikut :



Gambar logika gerbang OR 3. NOT Situasi dimana switch kondisi normally closed. Ketika ada input ke switch, maka akan open sehingga tidak ada arus yang mengalir di dalam sirkuit. Yang digambarkan sebagai gerbang NOT, atau sering disebut inverter, berikut tabel kebenaran :



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



15



Gambar logika gerbang NOT 4. NAND Situasi dimana gerbang AND diikuti dengan gerbang NOT, sehingga semua kondisi output menjadi kondisi invert , berikut tabel kebenaran :



Gambar... gerbang NAND 5. NOR Situasi dimana kondisi gerbang OR dikombinasikan dengan gerbang NOT, atau OR dijadikan invert. Atau dikenal dengan gerbang NOR, berikut tabel kebenarannya :



Gambar gerbang NOR 6. XOR Situasi dimana gerbang OR akan mengeluarkan output bernilai satu jika dan hanya jika salah satu input A atau B bernilai 1, berikut gambaran tabel kebenarannya :



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



16



Gambar...gerbang XOR Axioma Boolean Dalam logika Boolean juga berlaku beberapa hukum (Axioma) atau teorema sebagai berikut : 1. Idempotent



o A+A=A o



A⋅ A=A



2. Associative o (A + B) + C = A + (B + C) o



(A ⋅ B) ⋅ C = A ⋅ (B ⋅ C)



3. Commutative



o A+B=B+A o A⋅B=B⋅A



4. Distributive



o A + (B ⋅ C) = (A + B) ⋅ (A + C) o



A ⋅ (B + C) = (A ⋅ B) + (A ⋅ C)



5. Identity



o A+0=A o A+1=1 o A⋅0=0 Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



17



o A⋅1=A



6. Complement



o A+



=A



o o A⋅ o



=1



=0



=0



7. DeMorgan’s



o o 8. Duality Sifat dualitas aljabar boolean menyatakan bahwa semua ekpresi biner tetap berlaku saat mengikuti dua langkah yang dilakukan : o



Interchange (tukar-menukar) operasi OR dan AND



o



Ganti semua 1 dengan 0 dan 0 ke 1



Berikut contoh penyederhanaan persamaan boolean dengan memakai teorema di atas



Persamaan (1) diberlakukan teorema distributive. Persamaan (2) diberlakukan teorema idempotent. Persamaan (3) diberlakukan teorema distributive axiom untuk memindahkan C keluar dari tanda kurung (parentheses), dan untuk C yang tunggal menggunakan teorema identity. Kemudian pada persamaan (4) dengan menggunakan teorema identity kemudian disederhanakan menjadi 1. Kemudian menggunakan dengan teorema persamaan disederhanakan menjadi persamaan (5).



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



18



B. Desain Kontrol Logic Ide sebuah desain dapat dirubah secara langsung ke persamaan boolean, atau dengan teknik lain. Bentuk persamaan boolean dapat disederhanakan atau disusun ulang, dan kemudian dirubah ke dalam bendtuk logika ladder atau sebuah sirkuit diagram. Contoh sebuah logika dari sirkuit seal-in atau latching dapat dianalisa dengan persamaan boolean sebagai berikut :



Gambar 12. Ladder diagram Keterangan : START (Normally Open) STOP (Normally Closed) ON′ = (START + ON) ⋅ STOP



Gambar 13. Tabel kebenaran boolean Jika dapat digambarkan dalam sebuah kata-kata bagaimana sebuah kontroler seharusnya bekerja, maka dapat dituangkan dalam persamaan boolean. Misalnya sebuah deskripsi proses yang diinginkan sudah ditentukan. Kemudian langkah selanjutnya menentukan bagaimana kontroler seharusnya bekerja, dan



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



19



kemudian dapat diterjemahkan ke dalam ekspresi persamaan boolean. Sehingga dalam persamaan boolean tersebut dapat dirubah ke dalam bentuk yang diinginkan. Contoh : Deskripsi proses : sebuah tungku pemanas dengan dua buah bay yang dapat memanaskan sebuah batang logam (ingot) . Ketika pemanas ON sehingga memanaskan dua Ingot. Tetapi jika hanya satu ingot maka akan terjadi over heating, sehingga fan menyala untuk mendinginkan tungku ketika pada temperatur tertentu. Deskripsi kontrol : jika temperatur terlau tinggi dan hanya satu ingot dalam satu bay maka fan ON Input dan output : B1 = bay 1 ingot B2 = bay 2 ingot F = fan T = sensor temperatur Persamaan boolean :



Diagram Ladder untuk persamaan (2)



Diagram ladder untuk persamaan (3)



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



20



C. Relay Logic Diagram Relay logic diagram (diagram logika relai) dibuat untuk menunjukkan hubungan logika antara peralatan yang ada di dalam diagram tersebut. Relay logic diagram sering disebut elementary diagram, line diagram, ataupun relay ladder logic (RLL). Dalam pembahasan ini akan menggambarkan relay logic diagram dalam sebuah ladder logic diagram. Relay logic diagram sangatlah penting karena menunjukkan simbol-simbol untuk input dan output peralatan yang berbeda. Tahap pertama dalam membuat sebuah program PLC adalah membuat relay logic diagram, kemudian dikonversi ke dalam bahasa ladder logic diagram PLC . ladder diagram inilah yang digunakan untuk membuat sebuah program di dalam PLC (programmable logic control) yang menentukan bagaimana sebuah program PLC bekerja. Gambar di bawah merupakan ilustrasi bagaimana relai kontak dan koil digunakan di dalam sebuah relay ladder diagram untuk mengontrol solenoid. Ketika tombol satu (PB1) ditekan, relai koil (CR) energized dan menyebabkan kontak CR-1 dan CR-2 ke Close. Ketika kontak CR-2 close maka menyebabkan koil CR tertahan (latch) energized. Dan ketika CR-2 close menyebabkan solenoid energize. Ketika limit switch (LS1 – normally closed) berubah ke open, relai koil maka menjadi Off, dan kontak CR-1 dan CR-2 menjadi Open. Ketika kontak CR-2 open maka solenoid (SOL) berubah de-energized. CR-1 dan CR-2 merupakan kontak dari relai CR.



Gambar 14. Relai kontak dan koil di dalam relay logic diagram. 1). Aturan pada relay logic diagram



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



21



Terdapat sembilan peraturan yang diberlakukan pada pembuatan relay logic diagram. Sangatlah penting mempelajari relay logic diagram, karena merupakan suatu tahap untuk permrograman pada PLC.



Gambar 15. Beberapa relai kontak dan koil pada relay logic diagram Aturan 1 : Input device (peralatan) ditempatkan pada rung (anak tangga) bagian kiri. Input device seperti switch, pushbutton, dan kontaktor. Aturan 2 : Hanya satu output yang diperbolehkan di tempatkan pada bagian kanan rung. Output seperti motor, lampu, atau relai koil harus di tempatkan pada rung posisi bagian kanan



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



22



Gambar 16. Relay logic diagram yang salah Aturan 3: Input device dapat terhubung seri maupun paralel atau kombinasi dari seri dan paralel.



Gambar 17. Kombinasi Input device pada relay logic diagram Aturan 4 : Output device tidak dapat terhubung seri. Akan tetapi diperbolehkan terhubung paralel.



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



23



Gambar 18. Output terhubung seri (tidak boleh)



Gambar 19. Output terhubung paralel (boleh) Aturan 5 : Input device dapat dipergunakan lebih dari satu di beberapa rung di dalam relay logic diagram, akan tetapi output device tidak diperbolehkan dipergunakan beberapa kali di dalam relay logic diagram.



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



24



Gambar 20. Output dipergunakan lebih dari satu kali (tidak boleh)



Gambar 21. Penggunaan yang diperbolehkan Aturan 6 : Semua input dan output device harus diletakkan secara horisontal. Artinya tidak terdapat bagian yang terhubung secara vertikal baik input maupun output device.



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



25



Gambar 22. Input terhubung secara vertikal (tidak boleh)



Gambar 23. Input terhubung paralel horisontal (boleh) Aturan 7 : Arus di dalam relay logic diagram mengalir dari kiri ke kanan.



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



26



Gambar 24. Arah aliran di dalam relay logic diagram Ketika SW1, SW2, dan SW4 posisi closed, lampu R akan menyala (ON), atau ketika SW3 dan SW4 posisi closed. Dan juga saat posisi SW3 dan SW5 closed lampu R juga menyala (ON). Begitupun motor M akan operasi ketika SW1 dan SW2 serta tombol PB1 posisi closed, atau keadaan dimana SW3 dan tombol PB2 dan PB1 posisi closed. Aturan 8 : Diagram harus diberi nomor dan keterangan yang benar. Nomor rung terletak dibagian kiri setiap rung. Simbol dan keterangan setiap instruksi device terletak di atas masing-masing device. Keterangan rung terletak di bagian kiri dari setiap rung.



Gambar 25. Penempatan keterangan pada relay logic diagram Aturan 9 :



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



27



Lokasi setiap kontaktor yang terhubung dengan sebuah koil dapat diletakkan pada bagian kanan rail yang terdekat dengan koil yang dimaksud.



Gambar 26. Penempatan keterangan (comment) di dalam relay logic diagram untuk identifikasi lokasi kontaktor



2). MEMBUAT RELAY LOGIC DIAGRAM Dua tahap yang harus dilengkapi untuk menggambar relay logic diagram pada sebuah sistem kontrol. Tahap 1 : harus mendefinisikan dengan jelas masalah sistem kontrol yang bersangkutan. Termasuk membuat skematik diagram dari sistem yang akan dibuat dan mendiskusikan semua masalah dengan bagian produksi, enjiner dan teknisi pemeliharaan. Tahap 2 : mereview dan membuat relay logic diagram sesuai sembilan aturan di atas Contoh berikut merupakan latihan untuk memahami bagaimana membuta relay logic diagram. Ikuti dua tahap yang dibutuhkan untuk menggambar relay logic diagram pada kontroler motor berikut : Tahap 1 : definisikan masalah yang ada Sebuah motor dapat beroperasi mode kontinu run atau mode temporary run (jog mode). Dan juga di dalam sistem kontrol motor membutuhkan satu tombol stop (pushbutton) dan dua tombol run (pushbutton). Satu tombol untuk kontinu run (“START”) dan satu tombol untuk temporary run (“JOG”).



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



28



Jika tombol JOG ditekan motor akan run selama ditekan saja, sehingga tombol JOG berjenis switch (kontaktor) normally open. Jika ditekan tombol START maka motor akan run secara kontinu (terus menerus / holding) hingga ketika tombol STOP ditekan untuk menghentikan operasi motor. Lampu pilot merah (red light) akan menyala ketika motor posisi run. Tahap 2 : gambar relay logic diagram Gambar di bawah menunjukkan relay logic diagram pada sistem kontrol motor. Tombol STOP berjenis normally closed. Ketika tombol START (normally open) ditekan maka relai koil CR1 posisi energize, maka kontak CR1 (normally open) akan close dan menahan atau mengunci relai koil CR1 ke posisi energize. CR1 akan tetap energize selama tombol STOP (normally closed) tidak ditekan. Saat kontak CR1 (normally open) posisi close maka motor akan berada pada posisi mode kontinu run, dan lampu merah akan menyala (ON). Saat motor OFF (posisi normal), ketika tombol JOG (normally open) ditekan maka motor akan berada pada posisi mode temporary run dan lampu merah ON. Saat tombol JOG dilepas maka motor dan lampu merah akan mati (OFF).



Gambar 26. Sistem kontrol motor mode kontinu RUN dan JOG Run 3). Kesimpulan relay logic diagram -



Relay logic diagram menunjukkan hubungan secara logika antara komponen dalam sebuah sistem



-



Relay logic diagram dibuat harus menyesuaikan dengan sembilan aturan standar pada relay logic



Simple Inspiring PerformIing Phenomenal



29