PLC (Progammable Logic Controller)

PLC adalah sebuah alat yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relai yang dijumpai pada sistem kontrol proses konvensional (Eko Putra, Agfianto. 2004:1). PLC bekerja dengan cara mengamati masukan (melalui sensor-sensor terkait), kemudian melakukan proses dan melakukan tindakan sesuai yang dibutuhkan, yang berupa menghidupkan atau mematikan keluarannya (logic, 0 atau 1, hidup atau mati). 

Keuntungan PLC :

1. Waktu implementasi proyek dipersingkat

2. Modifikasi lebih mudah tanpa biaya tambahan

3. Biaya proyek dapat dikalkulasi secara akurat

4. Training penguasaan teknik lebih cepat

5. Aplikasi control yang luas serta maintenance atau perawatan yang mudah.

Sistem PLC 

Ada tiga komponen utama yaitu unit processor, bagian masukan/keluaran dan perangkat pemrograman.

1. Unit Processor

    Processor adalah bagian dari Central Processing Unit (CPU) dari PLC yang akan menerima,menganalisa, memproses dan memberikan informasi ke modul keluaran. Di dalam CPU PLC dapat dibayangkan seperti kumpulan dari ribuan relai. Hal tersebut bukan berarti di dalamnya terdapat banyak relai dalam ukuran yang sangat kecil tetapi berisi rangkaian elektronika digital yang dapat difungsikan sebagai kontak NO dan NC relai.

2. Memori

    Memori berfungsi sebagai tempat di mana informasi tersebut disimpan. Ada bermacam-macam jenis serpih memori dalam bentuk Integrated Circuit (IC). Salah satu jenis memori yang digunakan adalah Random Access Memory (RAM).

3. Power Supply

Instruksi Dasar PLC dengan menggunakan Ladder Diagram

1. LD (load) dan LD NOT (load not)

    load adalah sambungan langsung dari line dengan logika pensakelarnnya, seperti sakelar NO sedangkan LD NOT logika pensakelarannya adalah seperti sakelar NC.

2. AND dan AND NOT

    Apabila memasukkan logika AND maka harus ada rangkaian yang berada di depannya, karena penyambungannya seri. Logika pensaklarannya AND seperti saklar NO dan AND NOT seperti saklar NC.

3. OR dan OR NOT

    OR dan OR NOT dimasukkan seperti saklar yang posisinya paralel dengan rangkaian sebelumya. Instruksi tersebut dibutuhkan jika sequence pada suatu sistem kendali membutuhkan salah satu saja dari beberapa kondisi logic yang terpasang paralel untuk mengeluarkan satu keluaran.

4. OUT

    OUT digunakan sebagai keluaran dari beberapa instruksi yang terpasang sebelumnya yang telah membentuk suatu logika pengendalian tertentu.

5. AND LD (And Load)

    Penyambungan AND LD dimaksudkan untuk mengeluarkan satu keluaran tertentu.

6. OR LD (OR load)

    Sistem penyambungannya sama dengan AND NOT, di mana untuk memberikan keluaran sesuai dengan instruksi yang telah terpasang pada gambar tersebut.

7. TIMER (TIM) dan COUNTER (CNT)

    Nilai Timer/Counter pada PLC bersifat countdown (menghitung mundur) dari nilai awal yang ditetapkan oleh program. Setelah hitungan mundur tersebut mencapai angka nol, maka kontak NO Timer/Counter akan bekerja. Timer  mempunyai batas antara 0000 sampai dengan 9999 dalam bentuk BCD (Binaru Code Decimal) dan dalam orde sampai 100 ms. Counter mempunyai orde angka BCD dan mempunyai batas antara 0000 sampai dengan 9999.

Aktuator (penggerak)

Aktuator bertujuan untuk mengubah sistem sinyal output listrik menjadi aksi fisik. aktuator mempunyai penggerak proses yang melibatkan keran kontrol aliran, pompa, penggerak posisi, penggerak kecepatan variabel, kopling, rem, solenoid, motor stepping dan relai daya. Melalui penggerak eksternal misalnya meter, monitor tabung sinar katoda, printer, tanda bahaya, dan lampu petunjuk, menunjukkan status proses atau nilai dari variabel proses tertentu. Dan dapat mengirimkan output secara langsung dari pengontrol ke komputer untuk penyimpanan data dan menganalisis hasil.

Aktuator dalam perpektif kontrol dapat dikatakan sebagai :

> Aktuator : pintu kendali ke sistem

> Aktuator : pengubah sinyal listrik menjadi besaran mekanik

> Batasan aktuator riil : sinyal kemudi terkesil, saturasi.

Fungsi aktuator sebagai berikut :

> Penghasil gerakan

> Gerakan rotasi dan translasi

> Mayoritas aktuator - motor based

> Aktuator dalam simulasi cenderung dibuat linier

> Aktuator riil cenderung non-linier

Tipe aktuator elektrik sebagai berikut :

1. Solenoid

2. Motor stepper

3. Motor DC

4. Brushless DC - motors

5. Motor induksi

6. Motor Sinkron

Keunggulaln aktuator elektrik :

1. Mudah dalam pengontrolan

2. Mulai dari mW sampai MW

3. Berkecepatan tinggi, 1000 - 10.000 rpm

4. Banyak macamnya

5. Akurasi tinggi

6. Torsi ideal untuk penggerakan

7. Efisiensi tinggi

PID

PID (dari singkatan bahasa Inggris :Proportional-Integral-Derivative controller) merupakan kontroler untuk menentukan presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tersebut.

Ada tiga jenis PID yaitu Proporsional, Integratif dan Derivatif

1. Kontrol Proporsional

    Dirancang untuk membatasi getaran (cycling) berkaitan dengan kontrol ON/OFF. Pengontrol proporsional menurunkan daya rata-rata yang sedang diberikan pada pemanas ketika suhu mencapai titik penyetelan. Peggunaan kontrol proporsional memiliki berbagai keterbatasan karena sifat kontrol yang tidak dinamik ini. Walaupun demikian dalam aplikasi-aplikasi dasar yang sederhana kontrol proporsional ini cukup mampu memperbaiki respon transien khususnya rise time dan settling time.

2. Kontrol Integratif

    Fungsi kontrol integratif adalah membatasi setiap pengganti kerugian dari titik penyetelan suhu. Dan kontol integratif dapat memperbaiki sekaligus menghilangkan respon steady-state, namun pemilihan KI yang tidak tepat dapat menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem. Pemilihan kontrol integratif yang sangat tinggi justru dapat menyebabkan output berosilasi karena menambah orde sistem.

3. Kontrol Derivatif

    Fungsinya adalah memperpendek waktu yang diambil suhu untuk menstabilkan mendekati titik penyetelan. Memiliki sifat dalam konteks "kecepatan" atau rate dari error, dan dapat digunakan untuk memperbiaki respon transien dengan memprediksi error yang akan terjadi. Kontrol derivatif hanya berubah saat ada perubahan error sehingga saat error statis kontrol ini tidak akan bereaksi, hal ini pula yang menyebabkan kontroler derivatif tidak dapat dipakai sendiri.

Kopling Listrik

Kopling adalah alat yang digunakan untuk menghubungkan dua poros pada kedua ujungnya dengan tujuan untuk mentransmisikan daya mekanis. Kopling biasanya tidak mengizinkan pemisahan antara dua poros ketika beroperasi, namun saat ini ada kopling yang memiliki torsi yang dibatasi sehingga dapat slip atau terputus ketika batas torsi dilewati.

Kopling listrik digunakan untuk :
> Menggabungkan motor yang sangat besar bebannya sesudah motor mnecapai kecepatan kerja.
> Menyediakan pengasutan yang lembut untuk operasi-operasi yang material yang sedang diproses kemungkinan rusak oleh pengasutan yang kasar.
> Start beban inertia tinggi ketika pengasutan mengalami kesulitan karena motor ditentukan untuk menangani hanya beban kerja.

Jenis kopling :
1. Kopling Kaku 
    Adalah unit kopling yang menyatukan dua jenis poros yang tidak           mengizinkan terjadinya perubahan posisi kedua poros atau terlepas,       disengaja atau tidak disengaja, ketika beroperasi.

2. Kopling Fleksibel
    Digunakan ketika kedua poros ada sedikit perubahan posisi secara         aksial, radial, maupun angular ketika mesin beroperasi. Beberapa         jenis kopling fleksibel yaitu :
    Beam, Kopling CV, Diafragma, Disc Coupling, Kopling roda gigi.

Kontraktor Magnetis

Kontraktor magnetis sama dalam operasinya dengan relai elektromagnetis (EMR). Dimana keduanya memiliki keistimewaan penting yang umum : kontak bekerja apabila kumparan diberikan energi.

      •The National Electrical Manufacture Assosiation (NEMA) mendefinisikan kontraktor magnetis sebagai alat yang digerakan secara magnetis untuk menyambung atau membuka berulang-ulang rangkaian daya listrik.

      •Apa yang membedakan dengan relai? Yaitu kontraktor yang dirancang untuk menyambung dan membaca rangkain daya listrik tanpa merusak.

      •Beban yang behubungan dengan kontraktor magnetis meliputi: pemanas, lampu,transformator,kapasitor dan motor listrik.

      •Kegunaan utama kontraktor magnet adalah untuk penghubungan daya pada elemen tahanan pemanas, penerangan, pengerem magnet atau solenoid indutri berat .

Keuntungan menggunakan kontraktor magnetis :

1.   pada penanganan arus besar atau tegangan tinggi, sulit untuk membangun alat manual yang cocok, kontraktor magnetis akan menangani arus yang besar atau tegangan tinggi.

2.    kontraktor memungkinkan opeeasi majemuk dilaksanakan dari satu operator (satu lokasi) dan di interlocked untuk mencegah kesalahan dan bahay operasi.

3.    dapat menghemat usaha apabila pengoperasian harus diulang beberapa kali.

4.    kontraktor dapat dikontrol secara otomatis dengan  menggunakan alat pilot yang sangat peka.

5.    tegangan yang tinggi dapat diatasi dengan kontraktor dan  menjauhkan seluruhnya dari operator.

6.    peralatan control dapat dipasangkan dengan titik yang  jauh.

7.    dengan kontraktor, control otomatis dan semi otomatis  dapat dilakukan dengan peralatan seperti control logika yang dapat deprogram.

Relay

Relay merupakan komponen elektronika yang dapat mengimplementasikan logika switching. Relay yang digunakan sebelum tahun 70-an, merupakan "otak" dari rangkaian pengendali. Setelah tahun 70-an digantikan posisinya oleh PLC. Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini digambarkan dan didefinisikan sebagai berikut :

Prinsip Kerja Relay :

Relay terdiri dari coil dan contact. Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedangkan contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis :
a. Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open)

b. Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close)

secara prinsip kerja dari relay : ketika coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnetik yang akan menarik aramture yang berpegas dan contact akan menutup.

Jenis Relay :

a. Timing relay adalah jenis relay yang khusus. Cara kerjanya ialah jika coil dari timing relay ON, maka beberapa detik kemudian, baru contact relay akan ON atau OFF (sesuai jenis NO/NC contact)

b. Latching Relay ialah jenis relay digunakan untuk latching atau mempertahankan kondisi aktif input. Cara kerjanya ialaha jika latch coil diaktifkan, ia tidak akan bisa dimatikan kecuali unlatch coil diaktifkan.

Generator Arus Bolak Balik

Generator merupakan sebuah alat yang mampu menghasilkan arus bolak balik yang akan dibahas saat ini. Generator arus bolak-balik berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak-balik.

Generator Arus Bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator atau generator AC (Alternating Current) atau juga generator singkron. Alat ini sering dimanfaatkan di industri untuk menggerakkan beberapa mesin yang menggunakan arus listrik sebagai sumber penggerak.

Generator arus bolak balik dibagi menjadi dua jenis yaitu :

1. Generator arus bolak-balik 1 fasa

2. Generator arus bolak-nalik 3 fasa

Prinsip Kerja Generator 

Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan mgnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik.

Besar tegangan generator bergantung pada :

1. Kecepatan putaran (N)

2. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluk (Z)

3. Banyaknya fluk magnet yang dibangkitkan oleh medan magent (f)

4. Konstruksi generator

Generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu :

1. Stator, merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik.

2. Rotor, merupakan bagian bergerak yang menghasilkan medan magnet yang menginduksikan ke stator.

Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak terminal dan nama plate pada generator. Inti stator yang terbuat dari bahan ferromagnetik yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan.

Sedangkan, rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder). Konstruksi dari generator sinkron dapat dilihat pada gambar beriku ini.

Jumlah kutub pada generator

Jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi dari ggl yang dibangkitkan. Hubungan tersebut dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini.

F=pn/120

 Keterangan :

f = frekeunsi tegangan (Hz)

p = jumlah kutub pada rotor

n = kecepatan rotor (rpm)

Transistor

Transistor merupakan komponen elektronika yang terdiri dari tiga lapisan semikonduktor, diantaranya contoh NPN dan PNP. Transistor mempunyai tiga kaki yang disebut dengan Emitor (E), Basis/Base (B) dan Kolektor/collecctor (C).

Sejarah dari transistor ini awalnya diperkenalkan pada tahun 1948 oleh John Barden dan William Shockley, tapi baru pertama kali dimanfaatkan dalam praktiknya di tahun 1958. Transistor merupakan komponen yang sangat digunakan dalam amplifier (penguat). Saat ini fungsi transistor telah  banyak mengalami kemajuan, sekarang sebuah transistor sudah dapat digunakan sebagai memori dan pemroses sebuah getaran listrik dalam dunia prosesor komputer.

Bukan hanya fungsi transistor saja yang berkembang, wujud dari transistor juga mengalami perubahan, saat ini transistor telah berhasil diciptakan dalam ukuran super kecil, yaitu hanya dalam ukuran nano mikron. Cara kerja komponen transistor hampirlah mirip dengan komponen resistor, termasuk juga kemiripan dalam hal ipe dasarnya yang modern.

              Fungsi Transistor antara lain :

1.        Sebagai perata arus

2.        Sebagai penyearah

3.        Menguatkan arus

4.        Membangkitkan frekeunsi rendah maupun tinggi

Ada  3 jenis transistor yaitu :

1.        Uni Junktion Transistor (UJT). Transistor jenis ini mempunyai satu kaki emitor dan dua basis. Switch elektronis merupakan salah satu benda yang memanfaatkan UJT.

2.        Field Effect Transistor (FET). Beberapa kelebihan FET dibandingkan dengan transistor biasa ialah antara lain penguatannya yang besar, serta desah yang rendah.

3.        MOSFET. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) adalah suatu jenis FET yang mempunyai satu Drain, satu source dan satu atau dua Gate.

Jenis Transistor menurut polaritasnya yaitu :
1. Transistor NPN, merupakan transistor positif yang dapat bekerja mengalirkan alur listrik apabila basis dialiri tegangan arus positif.
2. Transistor PNP, merupakan transistor negatif dapat bekerja mengalirkan arus apabila basis dialiri tegangan negatif.

Jenis Transistor menurut bahannya ada dua yaitu :

1. Transistor Germanium, transistor yang terbuat dari bahan germanium.

2. Transistor Silicon, transistor yang terbuat dari silikon.

      Sekarang fungsi transistor banyak yang sudah terintegrasi dan disatukan dari beberapa jenis transistor menjadi satu buah komponen yang lebih kompak yang disebut Integrated Circuit (IC)