DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONALUNIVERSITAS ANDALAS

FAKULTAS TEKNIKJURUSAN TEKNIK ELEKTROLABORATORIUM KONTROL

TUGAS MAKALAH

PRAKTIKUM SISTEM KONTROL

o Desain PID Controller dan Analisa Respon Transiendengan Matlab 7.10.0

o Absolut Optical Encoder

o Thermocouple

o Penggunaan ON/OFF, Timer,dan Counter PLC

NAMA : RICO AFRINANDO

NO.BP : 1110953009

KELOMPOK : 13

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2013

KATA PENGANTAR

Assalammualaikum Wr. Wb.

Segala puji syukur kami panjatkan pada Allah SWT karena atas rahmat dan hidayahnya saya dapat menyelesaikan tugas makalah pratikum sistem kendali ini ini untuk melengkapi persyaratan pratikum Sistem Kendali. Dan tidak lupa sholawat serta salam kami haturkan pada junjungan kami Nabi Muhammada SAW yang kita tunggu shafaatnya di hari kiamat.

Ucapan terima kasih kami aturkan kepada Bapak siapa saja yang telah membantu dalam pembuatan dan penyelesaian makalah ini. Saya juga mengucapkan terima kasih untuk semua teman – teman yang telah membantu kami dalam menyelesaikan tugas ini.

Tugas ini disusun untuk melengkapi persyaratan pratikum sistem kendali. Untuk kesempurnaan tugas, kami mengharapkan saran dan kritik dari pembaca.

Semoga tugas ini dapat bermanfaat bagi kami, pembaca dan semua mahasiswa Politeknik Telkom

AMIN

Wassalammualaikum Wr. Wb.

Padang, 22 Oktober 2013

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Sistem kontrol merupakan sebuah sistem yang terdiri atas satu atau

beberapa peralatan yang berfungsi untuk mengendalikan sistem lain yang

berhubungan dengan sebuah proses. Dalam suatu industri, semua variabel proses

seperti daya, temperatur dan laju aliran air harus dipantau setiap saat.

Di era globalisasi sekarang ini, semakin pesatnya perkembangan ilmu

pengetahuan dan teknologi di dunia. Ilmu pengetahuan dan teknologi ini

dimanfaatkan dan dikembangkan oleh manusia untuk dapat membantu pekerjaan

mereka sehingga dapat menyelesaikan pekerjaan dengan lebih mudah dan efesien.

Oleh karena itu, setiap manusia terutama mahasiswa dituntut agar mampu

beradaptasi dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi tersebut.

Sebenarnya intansi pendidikan di Indonesia dan negara lainnya telah menerapkan

perkembangan iptek tersebut, salah satunya seperti adanya pembelajaran

mengenai rangkaian elektronika pada jurusan teknikal diberbagai intansi

pendidikan.

Pratikum SISTEM KENDALI bertujuan mendapat pembelajaran

mandiri mengenai PID Controller , Termocouple, Penggunaan counter pada plc

dan optical ecoder pada mata kuliah Sistem Kendali. Pratik ini akan tetap berguna

untuk pratik-praktik selanjutnya.

1.2  Rumusan Masalah

Rumusan yang terdapat dalam makalah ini adalah

1. Apa yang dimaksud dengan PID Controller dan Respon Transien ?

2. Apa itu dan bagaimana prinsip dasar Absolute Optical Encoder ?

3. Apa itu Thermocuople dan Bagaimana prinsip dasar nya?

4. Bagaimana penggunaan on/off, timer dan counter pada PLC ?

1.3  Tujuan

Tujuan makalah yang terdapat dalam  makalah ini adalah Setelah mempelajari

makalah ini diharapkan mahasiswa memahami pengertian PID Controller,

termocouple, counter pada plc dan absolute optical encoder serta untuk

melengkapi persyaratan pratikum Sistem Kendali.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Controller PID dan Analisa Respon Transien

Keberadaan kontroller dalam sebuah sistem kontrol mempunyai kontribusi

yang besar terhadap prilaku sistem. Pada prinsipnya hal itu disebabkan oleh tidak

dapat diubahnya komponen penyusun sistem tersebut. Artinya, karakteristik plant

harus diterima sebagaimana adanya, sehingga perubahan perilaku sistem hanya

dapat dilakukan melalui penambahan suatu sub sistem, yaitu kontroler.

Salah satu tugas komponen kontroler adalah mereduksi sinyal kesalahan, yaitu

perbedaan antara sinyal setting dan sinyal aktual. Hal ini sesuai dengan tujuan

sistem kontrol adalah mendapatkan sinyal aktual senantiasa (diinginkan) sama

dengan sinyal setting. Semakin cepat reaksi sistem mengikuti sinyal aktual dan

semakin kecil kesalahan yang terjadi, semakin baiklah kinerja sistem kontrol yang

diterapkan.

Apabila perbedaan antara nilai setting dengan nilai keluaran relatif besar, maka

kontroler yang baik seharusnya mampu mengamati perbedaan ini untuk segera

menghasilkan sinyal keluaran untuk mempengaruhi plant. Dengan demikian

sistem secara cepat mengubah keluaran plant sampai diperoleh selisih antara

setting dengan besaran yang diatur sekecil mungkin.

Pengendali PID

Pengendali PID ini paling banyak dipergunakan karena sederhana dan mudah

dipelajari serta tuning parameternya. Lebih dari 95% proses di industri

menggunakan pengendali ini. Pengendali ini merupakan gabungan dari pengedali

proportional (P), integral (I), dan derivative (D). Berikut ini merupakan blok

diagram dari sistem pengendali dengan untai tertutup (closed loop):

Plant : sistem yang terkendali.

Controller : pengendali yang memberikan respon untuk memperbaiki

respon error = R – pengukuran dari sensor.

variabel yang nilai parameternya dapat diatur disebut Manipulated variable

(MV) biasanya sama dengan keluaran dari pengendali (u(t)). Keluaran pengendali

PID akan mengubah respon mengikuti perubahan yang ada pada hasil pengukuran

sensor dan set point yang ditentukan. Pembuat dan pengembang pengendali PID

menggunakan nama yang berbeda untuk mengidentifikasi ketiga mode pada

pengendali ini diantaranya yaitu:

P Proportional Band = 100/gain

I Integral = 1/reset (units of time)

D Derivative = rate = pre-act (units of time)

Atau

P Kp = Konstanta Proportional

I Ki = 1T i∫ e ( t ) dt= 1

T i s= Ki

s = Konstanta Integral

D Kd = Kd s = T d

d e (t)dt

= Konstanta Derivative

Atau secara umum persamaannya adalah sebagai berikut :

Atau ada pula yang di nyatakan :

Karakteristik Pengendali PID

Sebelum membahas tentang karakteristik Pengendali PID maka perlu

diketahui bentuk respon keluaran yang akan menjadi target perubahan yaitu :

Tabel masing-masing pengendali

CL

RESPONSE

RISE TIME OVERSHOOT SETTLING

TIME

S-S

ERROR

Kp Decrease Increase Small Change Decrease

Ki Decrease Increase Increase Eliminate

Kd Small

Change

Decrease Decrease Small

Change

B. Absolut Optical Encoder

Rotary encoder adalah divais elektromekanik yang dapat memonitor

gerakan dan posisi. Rotary encoder umumnya menggunakan sensor optik untuk

menghasilkan serial pulsa yang dapat diartikan menjadi gerakan, posisi, dan arah.

Sehingga posisi sudut suatu poros benda berputar dapat diolah menjadi informasi

berupa kode digital oleh rotary encoder untuk diteruskan oleh rangkaian kendali.

Rotary encoder umumnya digunakan pada pengendalian robot, motor drive, dsb.

Rotary encoder tersusun dari suatu piringan tipis yang memiliki lubang-

lubang pada bagian lingkaran piringan. LED ditempatkan pada salah satu sisi

piringan sehingga cahaya akan menuju ke piringan. Di sisi yang lain suatu photo-

transistor diletakkan sehingga photo-transistor ini dapat mendeteksi cahaya dari

LED yang berseberangan. Piringan tipis tadi dikopel dengan poros motor, atau

divais berputar lainnya yang ingin kita ketahui posisinya, sehingga ketika motor

berputar piringan juga akan ikut berputar. Apabila posisi piringan mengakibatkan

cahaya dari LED dapat mencapai photo-transistor melalui lubang-lubang yang

ada, maka photo-transistor akan mengalami saturasi dan akan menghasilkan suatu

pulsa gelombang persegi. Gambar 1 menunjukkan bagan skematik sederhana dari

rotary encoder. Semakin banyak deretan pulsa yang dihasilkan pada satu putaran

menentukan akurasi rotary encoder tersebut, akibatnya semakin banyak jumlah

lubang yang dapat dibuat pada piringan menentukan akurasi rotary encoder

tersebut.

Gambar 1. Blok penyusun rotary encoder

Rangkaian penghasil pulsa (Gambar 2) yang digunakan umumnya

memiliki output yang berubah dari +5V menjadi 0.5V ketika cahaya diblok oleh

piringan dan ketika diteruskan ke photo-transistor. Karena divais ini umumnya

bekerja dekat dengan motor DC maka banyak noise yang timbul sehingga

biasanya output akan dimasukkan ke low-pass filter dahulu. Apabila low-pass

filter digunakan, frekuensi cut-off yang dipakai umumnya ditentukan oleh jumlah

slot yang ada pada piringan dan seberapa cepat piringan tersebut berputar,

dinyatakan dengan:

(1)

Dimana fc adalah frekuensi cut-off filter, sw adalah kecepatan piringan dan n

adalah jumlah slot pada piringan.

Gambar 2. Rangkaian tipikal penghasil pulsa pada rotary encoder

Terdapat dua jenis rotary encoder yang digunakan, Absolute rotary encoder dan

incremental rotary encoder. Masing-masing rotary encoder ini akan dipaparkan

pada bagian berikutnya.

ABSOLUTE ROTARY ENCODER

Absolute encoder menggunakan piringan dan sinyal optik yang diatur

sedemikian sehingga dapat menghasilkan kode digital untuk menyatakan sejumlah

posisi tertentu dari poros yang dihubungkan padanya. Piringan yang digunakan

untuk absolut encoder tersusun dari segmen-segmen cincin konsentris yang

dimulai dari bagian tengah piringan ke arah tepi luar piringan yang jumlah

segmennya selalu dua kali jumlah segmen cincin sebelumnya. Cincin pertama di

bagian paling dalam memiliki satu segmen transparan dan satu segmen gelap,

cincin kedua memiliki dua segmen transparan dan dua segmen gelap, dan

seterusnya hingga cincin terluar. Sebagai contoh apabila absolut encoder memiliki

16 cincin konsentris maka cincin terluarnya akan memiliki 32767 segmen.

Gambar 3 menunjukkan pola cincin pada piringan absolut encoder yang memiliki

16 cincin.

Gambar 3. Contoh susunan pola 16 cincin konsentris pada absolut encoder

Karena setiap cincin pada piringan absolute encoder memiliki jumlah segmen

kelipatan dua dari cincin sebelumnya, maka susunan ini akan membentuk suatu

sistem biner. Untuk menghasilkan sistem biner pada susunan cincin maka

diperlukan pasangan LED dan photo-transistor sebanyak jumlah cincin yang ada

pada absolut encoder tersebut.

Gambar 4. Contoh piringan dengan 10 cincin dan 10 LED – photo-transistor

untuk membentuk sistem biner 10 bit.

Sistem biner yang untuk menginterpretasi posisi yang diberikan oleh absolute

encoder dapat menggunakan kode gray atau kode biner biasa, tergantung dari pola

cincin yang digunakan. Untuk lebih jelas, kita lihat contoh absolut encoder yang

hanya tersusun dari 4 buah cincin untuk membentuk kode 4 bit. Apabila encoder

ini dihubungkan pada poros, maka photo-transistor akan mengeluarkan sinyal

persegi sesuai dengan susunan cincin yang digunakan. Gambar 5 dan 6

menunjukkan contoh perbedaan diagram keluaran untuk absolute encoder tipe

gray code dan tipe binary code.

Gambar 5. Contoh diagram keluaran absolut encoder 4-bit tipe gray code

Dengan absolute encoder 4-bit ini maka kita akan mendapatkan 16 informasi

posisi yang berbeda yang masing-masing dinyatakan dengan kode biner atau kode

gray tertentu. Tabel 1 menyatakan posisi dan output biner yang bersesuaian untuk

absolut encoder 4-bit. Dengan membaca output biner yang dihasilkan maka posisi

dari poros yang kita ukur dapat kita ketahui untuk diteruskan ke rangkaian

pengendali. Semakin banyak bit yang kita pakai maka posisi yang dapat kita

peroleh akan semakin banyak.

Gambar 6. Contoh diagram keluaran absolut encoder 4-bit tipe binary code

Tabel 1. Output biner dan posisi yang bersesuaian pada absolute encoder 4-bit

INCREMENTAL ROTARY ENCODER

Incremental encoder terdiri dari dua track atau single track dan dua sensor yang

disebut channel A dan B (Gambar 7). Ketika poros berputar, deretan pulsa akan

muncul di masing-masing channel pada frekuensi yang proporsional dengan

kecepatan putar sedangkan hubungan fasa antara channel A dan B menghasilkan

arah putaran. Dengan menghitung jumlah pulsa yang terjadi terhadap resolusi

piringan maka putaran dapat diukur. Untuk mengetahui arah putaran, dengan

mengetahui channel mana yang leading terhadap channel satunya dapat kita

tentukan arah putaran yang terjadi karena kedua channel tersebut akan selalu

berbeda fasa seperempat putaran (quadrature signal). Seringkali terdapat output

channel ketiga, disebut INDEX, yang menghasilkan satu pulsa per putaran

berguna untuk menghitung jumlah putaran yang terjadi.

Gambar 7. susunan piringan untuk incremental encoder

Contoh pola diagram keluaran dari suatu incremental encoder ditunjukkan pada

Gambar 8. Resolusi keluaran dari sinyal quadrature A dan B dapat dibuat

beberapa macam, yaitu 1X, 2X dan 4X. Resolusi 1X hanya memberikan pulsa

tunggal untuk setiap siklus salah satu sinya A atau B, sedangkan resolusi 4X

memberikan pulsa setiap transisi pada kedua sinyal A dan B menjadi empat kali

resolusi 1X. Arah putaran dapat ditentukan melalui level salah satu sinyal selama

transisi terhadap sinyal yang kedua. Pada contoh resolusi 1X, A = arah bawah

dengan B = 1 menunjukkan arah putaran searah jarum jam, sebaliknya B = arah

bawah dengan A = 1 menunjukkan arah berlawanan jarum jam.

Gambar 8. Contoh pola keluaran incremental encoder

Gambar 9. output dan arah putaran pada resolusi yang berbeda-beda

Pada incremental encoder, beberapa cara dapat digunakan untuk menentukan

kecepatan yang diamati dari sinyal pulsa yang dihasilkan. Diantaranya adalah

menggunakan frequencymeter dan periodimeter.

Cara yang sederhana untuk menentukan kecepatan dapat dengan frequencymeter,

yakni menghitung jumlah pulsa dari encoder, n, pada selang waktu yang tetap, T,

yang merupakan periode loop kecepatan (Gambar 10). Apabila α adalah sudut

antara pulsa encoder, maka sudut putaran pada suatu periode adalah:

(2)

Sehingga kecepatan putar akan kita dapatkan sebagai:

(3)

Kelemahan yang muncul pada cara ini adalah pada setiap periode sudut αf yang

didapat merupakan kelipatan integer dari α. Ini akan dapat menghasilkan

quantification error pada kecepatan yang ingin diukur.

Gambar 10. Sinyal keluaran encoder untuk pengukuran kecepatan dengan

frequencymeter

Cara yang lain adalah dengan menggunakan periodimeter. Dengan cara ini kita

akan mengukur kecepatan tidak lagi dengan menghitung jumlah pulsa encoder

tetapi dengan menghitung clock frekuensi tinggi (HF Clock) untuk sebuah pulsa

dari encoder yaitu mengukur periode pulsa dari encoder (Gambar 11). Apabila αp

adalah sudut dari pulsa encoder, t adalah periode dari HF clock, dan n adalah

jumlah pulsa HF yang terhitung pada counter. Maka waktu untuk sebuah pulsa

encoder, Tp,  adalah:

(4)

Sehingga kecepatan yang akan kita ukur dapat kita peroleh dengan:

(5)

C. Thermocouple

Termocouple adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah

perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase).

Termokopel yang sederhana dapat dipasang, dan memiliki jenis konektor standar

yang sama, serta dapat mengukur temperatur dalam jangkauan suhu yang cukup

besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 °C.

Prinsip Operasi

Pada tahun 1821, seorang fisikawan Estonia bernama Thomas Johann

Seebeck menemukan bahwa sebuah konduktor (semacam logam) yang diberi

perbedaan panas secara gradien akan menghasilkan tegangan listrik. Hal ini

disebut sebagai efek termoelektrik. Untuk mengukur perubahan panas ini

gabungan dua macam konduktor sekaligus sering dipakai pada ujung benda panas

yang diukur. Konduktor tambahan ini kemudian akan mengalami gradiasi suhu,

dan mengalami perubahan tegangan secara berkebalikan dengan perbedaan

temperatur benda. Menggunakan logam yang berbeda untuk melengkapi sirkuit

akan menghasilkan tegangan yang berbeda, meninggalkan perbedaan kecil

tegangan memungkinkan kita melakukan pengukuran, yang bertambah sesuai

temperatur. Perbedaan ini umumnya berkisar antara 1 hingga 70 microvolt tiap

derajad celcius untuk kisaran yang dihasilkan kombinasi logam modern. Beberapa

kombinasi menjadi populer sebagai standar industri, dilihat dari biaya,

ketersediaanya, kemudahan, titik lebur, kemampuan kimia, stabilitas, dan hasil.

Sangat penting diingat bahwa termokopel mengukur perbedaan temperatur di

antara 2 titik, bukan temperatur absolut.

Pada banyak aplikasi, salah satu sambungan (sambungan yang dingin)

dijaga sebagai temperatur referensi, sedang yang lain dihubungkan pada objek

pengukuran. contoh, pada gambar di atas, hubungan dingin akan ditempatkan

pada tembaga pada papan sirkuit. Sensor suhu yang lain akan mengukur suhu

pada titik ini, sehingga suhu pada ujung benda yang diperiksa dapat dihitung.

Termokopel dapat dihubungkan secara seri satu sama lain untuk membuat

termopile, dimana tiap sambungan yang panas diarahkan ke suhu yang lebih

tinggi dan semua sambungan dingin ke suhu yang lebih rendah. Dengan begitu,

tegangan pada setiap termokopel menjadi naik, yang memungkinkan untuk

digunakan pada tegangan yang lebih tinggi.

Dengan adanya suhu tetapan pada sambungan dingin, yang berguna untuk

pengukuran di laboratorium, secara sederhana termokopel tidak mudah dipakai

untuk kebanyakan indikasi sambungan lansung dan instrumen kontrol. Mereka

menambahkan sambungan dingin tiruan ke sirkuit mereka yaitu peralatan lain

yang sensitif terhadap suhu (seperti termistor atau dioda) untuk mengukur suhu

sambungan input pada peralatan, dengan tujuan khusus untuk mengurangi gradiasi

suhu di antara ujung-ujungnya. Di sini, tegangan yang berasal dari hubungan

dingin yang diketahui dapat disimulasikan, dan koreksi yang baik dapat

diaplikasikan.

Hal ini dikenal dengan kompensasi hubungan dingin. Biasanya termokopel

dihubungkan dengan alat indikasi oleh kawat yang disebut kabel ekstensi atau

kompensasi. Tujuannya sudah jelas. Kabel ekstensi menggunakan kawat-kawat

dengan jumlah yang sama dengan kondoktur yang dipakai pada Termokopel itu

sendiri. Kabel-kabel ini lebih murah daripada kabel termokopel, walaupun tidak

terlalu murah, dan biasanya diproduksi pada bentuk yang tepat untuk

pengangkutan jarak jauh - umumnya sebagai kawat tertutup fleksibel atau kabel

multi inti. Kabel-kabel ini biasanya memiliki spesifikasi untuk rentang suhu yang

lebih besar dari kabel termokopel.

Kabel ini direkomendasikan untuk keakuratan tinggi. Kabel kompensasi

pada sisi lain, kurang presisi, tetapi murah. Mereka memakai perbedaan kecil,

biasanya campuran material konduktor yang murah yang memiliki koefisien

termoelektrik yang sama dengan termokopel (bekerja pada rentang suhu terbatas),

dengan hasil yang tidak seakurat kabel ekstensi. Kombinasi ini menghasilkan

output yang mirip dengan termokopel, tetapi operasi rentang suhu pada kabel

kompensasi dibatasi untuk menjaga agar kesalahan yang diperoleh kecil.

Kabel ekstensi atau kompensasi harus dipilih sesuai kebutuhan

termokopel. Pemilihan ini menghasilkan tegangan yang proporsional terhadap

beda suhu antara sambungan panas dan dingin, dan kutub harus dihubungkan

dengan benar sehingga tegangan tambahan ditambahkan pada tegangan

termokopel, menggantikan perbedaan suhu antara sambungan panas dan dingin.

Hubungan Tegangan dan Suhu

Hubungan antara perbedaan suhu dengan tegangan yang dihasilkan termokopel

bukan merupakan fungsi linier melainkan fungsi interpolasi polinomial

Koefisien an memiliki n antara 5 dan 9. Agar diperoleh hasil pengukuran yang

akurat, persamaan biasanya diimplementasikan pada kontroler digital atau

disimpan dalam sebuah tabel pengamatan. Beberapa peralatan yang lebih tua

menggunakan filter analog.

Tipe-Tipe Termokopel

Tersedia beberapa jenis termokopel, tergantung aplikasi penggunaannya

Tipe K (Chromel (Ni-Cr alloy) / Alumel (Ni-Al alloy))

Termokopel untuk tujuan umum. Lebih murah. Tersedia untuk rentang

suhu −200 °C hingga +1200 °C. :

Tipe E (Chromel / Constantan (Cu-Ni alloy))

Tipe E memiliki output yang besar (68 µV/°C) membuatnya cocok

digunakan pada temperatur rendah. Properti lainnya tipe E adalah tipe

non magnetik.

Tipe J (Iron / Constantan)

Rentangnya terbatas (−40 hingga +750 °C) membuatnya kurang

populer dibanding tipe K.

Tipe J memiliki sensitivitas sekitar ~52 µV/°C.

Tipe N (Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) / Nisil (Ni-Si alloy))

Stabil dan tahanan yang tinggi terhadap oksidasi membuat tipe N

cocok untuk pengukuran suhu yang tinggi tanpa platinum. Dapat

mengukur suhu di atas 1200 °C. Sensitifitasnya sekitar 39 µV/°C pada

900 °C, sedikit di bawah tipe K. Tipe N merupakan perbaikan tipe K

Termokopel tipe B, R, dan S adalah termokopel logam mulia yang

memiliki karakteristik yang hampir sama. Mereka adalah termokopel

yang paling stabil, tetapi karena sensitifitasnya rendah (sekitar 10

µV/°C) mereka biasanya hanya digunakan untuk mengukur

temperatur tinggi (>300 °C).

Type B (Platinum-Rhodium/Pt-Rh)

Cocok mengukur suhu di atas 1800 °C. Tipe B memberi output yang

sama pada suhu 0 °C hingga 42 °C sehingga tidak dapat dipakai di

bawah suhu 50 °C.

Type R (Platinum /Platinum with 7% Rhodium)

Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C)

dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan

umum.

Type S (Platinum /Platinum with 10% Rhodium)

Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. sensitivitas rendah (10 µV/°C)

dan biaya tinggi membuat mereka tidak cocok dipakai untuk tujuan

umum. Karena stabilitasnya yang tinggi Tipe S digunakan untuk

standar pengukuran titik leleh emas (1064.43 °C).

Type T (Copper / Constantan)

Cocok untuk pengukuran antara −200 to 350 °C. Konduktor positif

terbuat dari tembaga, dan yang negatif terbuat dari constantan. Sering

dipakai sebagai alat pengukur alternatif sejak penelitian kawat

tembaga. Type T memiliki sensitifitas ~43 µV/°C

Penggunaan Termokopel

Termokopel paling cocok digunakan untuk mengukur rentangan suhu yang

luas, hingga 1800 K. Sebaliknya, kurang cocok untuk pengukuran dimana

perbedaan suhu yang kecil harus diukur dengan akurasi tingkat tinggi, contohnya

rentang suhu 0--100 °C dengan keakuratan 0.1 °C. Untuk aplikasi ini, Termistor

dan RTD lebih cocok. Contoh Penggunaan Termokopel yang umum antara lain :

Industri besi dan baja

Pengaman pada alat-alat pemanas

Untuk termopile sensor radiasi

Pembangkit listrik tenaga panas radioisotop, salah satu aplikasi

termopile.

D. PENGGUNAAN ON/OFF, TIMER, DAN COUNTER PLC

PLC (Programmable Logic Controller) sebagai  piranti elektronika digital

yang menggunakan memori yang bisa diprogram sebagai penyimpan internal  dari

sekumpul-an instruksi dengan mengimplementasikan fungsi-fungsi  tertentu,

seperti logika, sekuensial, pewaktuan,  perhitungan,  dan aritmetika, untuk 

mengendalikan berbagai jenis mesin ataupun proses melalui  modul I/O digital

dan atau analog.

Elemen-elemen dasar sebuah PLC ditunjukkan pada gambar 4. 1

Gambar 4.1. Elemen-elemen dasar PLC

Dalam system PLC terdapat 4 komponen bagian utama, keempat

komponen bagian utama tersebut:

1. Central Processing Unit (CPU)

2. Monitor/programmer

3. Module I/O PLC

4. Power Supply

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.

Fungsi dan kegunaan

Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas. Dalam prakteknya PLC dapat dibagi

secara umum dan secara khusus [4]. Secara umum fungsi PLC adalah sebagai

berikut:

1. Sekuensial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang

digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial),

disini PLC menjaga agar semua step atau langkah dalam proses sekuensial

berlangsung dalam urutan yang tepat.

2. Monitoring Plant. PLC secara terus menerus memonitor status suatu sistem

(misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan

yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai

sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut pada

operator.

Sedangkan fungsi PLC secara khusus adalah dapat memberikan input ke

CNC (Computerized Numerical Control). Beberapa PLC dapat memberikan

input ke CNC untuk kepentingan pemrosesan lebih lanjut. CNC bila

dibandingkan dengan PLC mempunyai ketelitian yang lebih tinggi dan lebih

mahal harganya. CNC biasanya dipakai untuk proses finishing, membentuk

benda kerja, moulding dan sebagainya.            

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. 

Didalam pemrograman PLC dikenal bermacam metode pemrograman,

salah satunya ladder diagram. Suatu Ladder diagram tersusun dari beberapa

symbol inputan dan keluaran yang memiliki alamat-alamat tertentu, symbol

tersebut antara lain:

Normally open (NO), keadaan input-an (dapat berupa saklar, puss button,

sensor,dll) yang normalnya pada posisi OFF, dan akan ON bila relay telah

ter-energies

-----| |----- Normally open (NO)

Normally close (NC), keadaan input-an yang normalnya pada posisi ON,

dan akan OFF bila relay telah terenergies

-----|/|----- Normally close(NC)

Output, keluaran dapat berupa relay, lampu, Buzzer, motor, pneumatic, dll

--------( )-| output

Timer, pewaktu (delay) yang dapat diatur pada PLC memiliki teknologi

solid state sehingga mempunyai kecermatan dan kecepatan yang lebih baik

dibandingkan dengan relay konvensional

-----|-----------| Timer

|TIM |

| |

|-----------|

|address |

| |

|-----------|

|value |

| |

|-----------|

Counter (pencacah), counter PLC dapat sebagai pencacah naik maupun

pencacah turun dimana tergantung pada nilai yang dimasukkan dalam

fungsi counter tersebut. Untuk pencacah naik (up-conter), pencacah

dimulai dari 0 dan kemudian ditambah 1 pada masing-masing pulsa on

dari masukan pencacah. Ketika nilai setting-nya telah tercapai, maka

keluaran akan ter-energize. Pengaktifan masukan reset akan

mengakibatkan pencacah akan kembali ke nilai awal yaitu 0 dan juga akan

mereset keluaran pencacah. Pada pengoperasian pencacah turun (down-

counter) dimulai dari nilai setting-nya dan ketika telah mencapai nilai 0

maka akan mengaktifkan keluaran pencacah

-----|-----------| Counter

|CNT |

| |

|-----------|

-----|address |

| |

|-----------|

|Value |

| |

|-----------|

Keuntungan dan Kerugian PLC

            Dalam industri-industri yang ada sekarang ini, kehadiran PLC sangat

dibutuhkan terutama untuk menggantikan sistem wiring atau pengkabelan yang

sebelumnya masih digunakan dalam mengendalikan suatu sistem. Dengan

menggunakan PLC akan diperoleh banyak keuntungan diantaranya adalah sebagai

berikut:

Ø  Fleksibel

Pada masa lalu, tiap perangkat elektronik yang berbeda dikendalikan

dengan pengendalinya masing-masing. Misal sepuluh mesin membutuhkan

sepuluh pengendali, tetapi kini hanya dengan satu PLC kesepuluh  mesin

tersebut dapat dijalankan dengan programnya masing-masing.

 Ø  Perubahan dan pengkoreksian kesalahan sistem lebih mudah

Bila salah satu sistem akan diubah atau dikoreksi maka pengubahannya

hanya dilakukan pada program yang terdapat di komputer, dalam waktu yang

relatif singkat, setelah itu didownload ke PLC-nya. Apabila tidak

menggunakan PLC, misalnya relay maka perubahannya dilakukan dengan cara

mengubah pengkabelannya. Cara ini tentunya memakan waktu yang lama.

 Ø  Jumlah kontak yang banyak

Jumlah kontak yang dimiliki oleh PLC pada masing-masing coil lebih

banyak daripada kontak yang dimiliki oleh sebuah relay.

 Ø  Harganya lebih murah

PLC mampu menyederhanakan banyak pengkabelan dibandingkan dengan

sebuah relay. Maka harga dari sebuah PLC lebih murah dibandingkan dengan

harga beberapa buah relay yang mampu melakukan pengkabelan dengan

jumlah yang sama dengan sebuah PLC. PLC mencakup relay, timers, counters,

sequencers, dan berbagai fungsi lainnya.

 Ø  Pilot running

PLC yang terprogram dapat dijalankan dan dievaluasi terlebih dahulu di

kantor atau laboratorium. Programnya dapat ditulis, diuji, diobserbvasi dan

dimodifikasi bila memang dibutuhkan dan hal ini menghemat waktu bila

dibandingkan dengan sistem relay konvensional yang diuji dengan hasil

terbaik di pabrik.

 Ø  Observasi visual

Selama program dijalankan, operasi pada PLC dapat dilihat pada layar

CRT. Kesalahan dari operasinya pun dapat diamati bila terjadi.

 Ø  Kecepatan operasi

Kecepatan operasi PLC lebih cepat dibandingkan dengan relay. Kecepatan

PLC ditentukan dengan waktu scannya dalam satuan millisecond.

 Ø  Metode Pemrograman Ladder atau Boolean

Pemrograman PLC dapat dinyatakan dengan pemrograman ladder bagi

teknisi, atau aljabar Boolean bagi programmer yang bekerja di sistem kontrol

digital atau Boolean.

Ø  Sifatnya tahan uji

Solid state device lebih tahan uji dibandingkan dengan relay dan timers

mekanik atau elektrik. PLC merupakan solid state device sehingga bersifat

lebih tahan uji.

 Ø  Menyederhanakan komponen-komponen sistem kontrol

Dalam PLC juga terdapat counter, relay dan komponen-komponen lainnya,

sehingga tidak membutuhkan komponen-komponen tersebut sebagai

tambahan. Penggunaan relay membutuhkan counter, timer ataupun komponen-

komponen lainnya sebagai peralatan tambahan.

 Ø  Dokumentasi

Printout dari PLC dapat langsung diperoleh dan tidak perlu melihat

blueprint circuit-nya. Tidak seperti relay yang printout sirkuitnya tidak dapat

diperoleh.

 Ø  Keamanan

Pengubahan pada PLC tidak dapat dilakukan kecuali PLC tidak dikunci

dan diprogram. Jadi tidak ada orang yang tidak berkepentingan dapat

mengubah program PLC selama PLC tersebut dikunci.

 Ø  Dapat melakukan pengubahan dengan pemrograman ulang

Karena PLC dapat diprogram ulang secara cepat, proses produksi yang

bercampur dapat diselesaikan. Misal bagian B akan dijalankan tetapi bagian A

masih dalam proses, maka proses pada bagian B dapat diprogram ulang dalam

satuan detik.

 Ø  Penambahan rangkaian lebih cepat

Pengguna dapat menambah rangkaian pengendali sewaktu-waktu dengan

cepat, tanpa memerlukan tenaga dan biaya yang besar seperti pada pengendali

konvensional.

       

Selain keuntungan yang telah disebutkan di atas maka ada kerugian yang

dimiliki oleh PLC, yaitu:

Ø  Teknologi yang masih baru

Pengubahan sistem kontrol lama yang menggunakan ladder atau relay ke

konsep komputer PLC merupakan hal yang sulit bagi sebagian orang

 Ø  Buruk untuk aplikasi program yang tetap

Beberapa aplikasi merupakan aplikasi dengan satu fungsi. Sedangkan PLC

dapat mencakup beberapa fungsi sekaligus. Pada aplikasi dengan satu fungsi

jarang sekali dilakukan perubahan bahkan tidak sama sekali, sehingga

penggunaan PLC pada aplikasi dengan satu fungsi akan memboroskan (biaya).

 Ø  Pertimbangan lingkungan

Dalam suatu pemrosesan, lingkungan mungkin mengalami pemanasan

yang tinggi, vibrasi yang kontak langsung dengan alat-alat elektronik di dalam

PLC dan hal ini bila terjadi terus menerus, mengganggu kinerja PLC sehingga

tidak berfungsi optimal.

 Ø  Operasi dengan rangkaian yang tetap

Jika rangkaian pada sebuah operasi tidak diubah maka penggunaan PLC

lebih mahal dibanding dengan peralatan kontrol lainnya. PLC akan menjadi

lebih efektif bila program pada proses tersebut di-upgrade secara periodik.

A. TIMER

1. Fungsi timer di PLC:

a. Digunakan sebagai pengatur waktu proses.

b. Dapat digunakan sebagai komponen tundaan/delay (timer on

delay).

c. Umumnya merupakan kotak fungsi yang dapat diatur

memberikan suatu keluaran kondisi on selama selang waktu

tertentu (timer off delay). Simbol blok timer ditunjukkan pada

gambar 1.

Gambar 1. Simbol Blok Timer di PLC Twido

d. Timer Setting

Untuk menggunakan timer pada PLC Twido, ada beberapa fitur

timer yang harus diset sesuai dengan fungsi yang dibutuhkan.

Fitur-fitur tersebut adalah:

- Nomor timer

- Jenis timer

- Time base

- Current value

- Preset

- Data Editor

Keterangan tentang fitur timer dan setting-nya ditunjukkan pada

tabel 1.

Tabel 1. Setting Timer Pada PLC

2. Type timer di PLC Twido

a. Timer on-delay

Output akan berlogika high apabila input diberi sinyal dengan logika

high yang lamanya melebihi setting tundaan waktunya. Output akan

kembali berlogika low saat sinyal input berlogika low. Isyarat input dan

output mode ini ditunjukkan pada gambar 2.

Gambar 2. Isyarat input dan output timer ON-delay

b. Timer off-delay

Output akan berlogika low apabila input diberi sinyal dengan logika

low yang lamanya melebihi setting tundaan waktu. Diasumsikan kondisi

awal timer mendapatkan sinyal input high kemudian sinyal input tersebut

diubah menjadi low. Saat diberi input diberi sinyal high maka ouput high,

kemudian saat input diberi sinyal low, maka output akan low jika lamanya

sinyal input dengan logika low tersebut melebihi setting tundaan waktunya.

Isyarat input dan output mode ini ditunjukkan pada gambar 3.

Gambar 3. Isyarat input dan output timer Off-delay

DAFTAR PUSTAKA 

Korps Asisten Laboratorium Kendali dan Robotika. 2009. Modul Tutorial

Praktikum dan Dasar Sistem Kendali. Indralaya: Universitas Sriwijaya.

Wikipedia, the free encyclopedia (English). Programmable logic controller. 25

Mei 2009.

http://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controller.

www.migas-indonesia.com/files/article/PLC_Lanjutan.doc

www.elektroindonesia.com/elektro/tel29.html