PLC Basic 4 – Dasar – dasar Logika

4.1 Konsep Biner

PLC bekerja pada prinsip biner. Terminologi prinsip biner merujuk kepada ide/gagasan bahwa banyak hal dapat dianggap hanya dalam satu atau dua kondisi. Kondisi tersebut 1 dan 0.  Kondisi 1 dan 0 dapat mewakili ON atau OFF, terbuka atau tertutup, betul atau salah, tinggi atau rendah, atau kondisi lainnya. Kunci kecepatan dan ketepatan dari infromasi biner yang dapat diproses yaitu karena hanya ada 2 kondisi, masing-masing jelas berbeda. Tidak ada kondisi diantara sehingga ketika informasi diproses hasilnya adalah ya atau tidak.

Gerbang logika adalah sirkuit dengan beberapa input tapi hanya satu output yang aktif oleh beberapa kombinasi kondisi input. Konsep biner 2 kondisi, menjadi dasar untuk membuat keputusan. Gambar 4-1 merupakan contoh dari keputusan logika AND. Pada aplikasi ini, Lampu sorot jauh hanya dapat aktif hanya ketika saklar lampu dan saklar jarak jauh tertutup.

Gambar 4-1 Logika AND

 

Pada gambar 4-2 adalah sebuah contoh dari keputusan logika OR. Pada aplikasi ini, lampu kabin akan aktif ketika saklar pintu penumpang atau saklar pintu supir aktif.

Gambar 4-2 Logika OR

 

Logika adalah kemampuan untuk membuat keputusan ketika satu atau beberapa faktor yang berbeda harus diperhitungkan sebleum mengambil tindakan. Ini adalah cara kerja dasar pada PLC, dimana logika dibutuhkan untuk mengoperasikan peralatan ketika beberapa kondisi terpenuhi.

 

4.2 Fungsi AND, OR dan NOT

Operasi yang dilakukan oleh peralatan digital berdasarkan 3 fundamental fungsi logika : AND, OR dan NOT. Setiap fungsi mempunyai aturan yang akan menentukan hasil dan sebuah simbol yang mewakili operasi.

 

Fungsi AND

Simbol yang pada gambar 4-3 adalah gerbang AND. Gerbang AND mempunyai 2 input atau lebih dan mempunyai 1 output. Output gerbang AND akan bernilai 1 jika semua inputnya bernilai 1. Truth table pada gambar 4-3 menunjukan hasil output dari kemungkinan kombinasi inputnya.

Gambar 4-3 Gerbang AND

 

Karena gerbang logika adalah digital IC (integrated Circuit) sinyal input dan outputnya hanya dapat dalam satu kondisi dari dua kondisi. Sehingga kondisi logika output tergantung pada kondisi setiap inputnya. Gambar 4-4 mengilustrasikan 4 kombinasi yang kemungkinan terjadi pada gerbang AND 2 input. Aturan dasar pada gerbang AND adalah :

  • Jika semua bernilai input 1, output akan bernilai 1
  • Jika ada input bernilai 0, output akan bernilai 0

Gambar 4-4 Kondisi sinyal gerbang logika AND

 

Gerbang logika AND sama dengan kontrol yang dihubungkan seri, seperti yang diilustrasikan pada gambar 4-5.

Gambar 4-5 Gerbang logika AND sama dengan kontrol yang dihubung seri

 

Fungsi OR

Simbol yang pada gambar 4-6 adalah gerbang OR. Sebuah gerbang OR terdapat beberapa input tapi hanya 1 output. Output gerbang OR akan bernilai 1 jika salah satu input bernilai 1. Truth table pada gambar 4-6 menunjukan hasil output dari kemungkinan kombinasi inputnya.

Gambar 4-6 Gerbang OR

 

Gambar 4-7 mengilustrasikan 4 kombinasi kemungkinan yang terjadi pada gerbang OR 2 input. Aturan dasar pada gerbang OR adalah :

  • Jika salah satu input bernilai 1, output bernilai 1
  • Jika semua input bernilai 0, output bernilai 0.

Gambar 4-7 Kondisi sinyal gerbang logika OR

 

Gerbang logika OR sama dengan kontrol yang dihubungkan paralel, seperti yang diilustrasikan pada gambar 4-8.

Gambar 4-8 Gerbang logika OR sama dengan kontrol yang dihubung paralel

 

Fungsi NOT

Simbol yang pada gambar 4-9 adalah fungsi NOT. Tidak seperti fungsi AND dan OR. Fungsi NOT hanya mempunyai satu input. Output NOT akan bernilai 1 jika input bernilai 0. Output bernilai 0 jika input bernilai 1. Hasil dari fungsi NOT selalu membalik inputnya, fungsi NOT juga disebut inverter. Fungsi NOT sering kali ditulis dengan menggunakan sebuah garis diatas huruf, mengindikasikan ouput yang dibalik. Lingkaran kecil pada output inverter disebut indikator kondisi dan menunjukan bahwa fungsi logika telah terjadi.

Gambar 4-9 Fungsi NOT

 

Fungsi NOT seringkali digunakan bersama gerbang AND atau OR. Gambar 4-10 menunjukan fungsi NOT dihubungkan dengan salah satu input gerbang AND untuk indikator tekanan. Jika daya (power) nyala dan saklar tekanan tidak tertutup, lampu indikator akan menyala.

Gambar 4-10 Fungsi NOT yang digunakan bersama gerbang AND

 

Simbol NOT yang ditempatkan pada output gerbang AND akan membalikan hasil output normalnya. Gerbang AND dengan output yang dibalik disebut gerbang NAND. Simbol gerbang NAND dan truth table nya ditunjukan pada gambar 4-11.

Gambar 4-11 Simbol gerbang NAND dan truth table

 

Hasil yang sama jika simbol NOT ditempatkan pada output gerbang OR, output dari gerbang OR akan dibalik dari normalnya, fungsi ini disebut juga gerbang NOR. Simbol gerbang NOR dan truth table ditunjukan pada gambar 4-12.

Gambar 4-12 Simbol gerbang NOR dan truth table

 

Fungsi Exclusive-OR (XOR)

Kombinasi gerbang yang sering digunakan juga yaitu exclusive-OR (XOR). Simbol gerbang XOR dan truth table ditunjukan pada gambar 4-13. Output dari gerbang ini bernilai 1 hanya ketika salah satu input bernilai 1, tapi tidak keduanya.

Gambar 4-13 Simbol gerbang XOR dan truth table

 

4.3 Aljabar Boolean

Pelajaran matematika dari sistem bilangan biner dan logika disebut aljabar boolean. Tujuan dari aljabar yaitu untuk menyederhanakan kombinasi yang rumit pada pernyataan logika. Banyak aplikasi menggunakan aljabar boolean untuk menyelesaikan permasalahan pemrograman PLC.

Instruksi boolean yang umum ditunjukan pada tabel 4-1. Instruksi didasari berdasarkan boolean operator yaitu AND, OR dan NOT.

Tabel 4-1 Instruksi boolean

 

Pada gambar 4-14 merangkum operator dasar aljabar boolean yang berhubungan dengan fungsi dasar AND, OR dan NOT. Input diwakili oleh huruf besar A, B dan output diwakili oleh huruf besar Y. Tanda perkalian (X) atau titik (·) mewakili operasi AND, tanda pertambahan (+) mewakili operasi OR, lingkaran dengan tanda tambah didalamnya  mewakili operasi exclusive-OR dan garis diatas huruf mewakili operasi NOT.

Gambar 4-14 Aljabar boolean merelasikan fungsi AND, OR dan NOT

 

Gambar 4-15 mengilustrasikan bagaimana operator logika AND, NAND, OR dan NOT digunakan pada bentuk pernyataan logika.

Gambar 4-15 Operator logika digunakan dalam bentuk pernyataan logika

 

Pada gambar 4-16 mengilustrasikan bagaimana operator logika dasar digunakan dalam kombinasi untuk membentuk persamaan boolean.

Gambar 4-16 Operator logika digunakan dalam kombinasi persamaan boolean

 

Pemahaman tentang teknik penulisan persamaan boolean yang disederhanakan untuk pernyataan logika yang rumit adalah alat yang berguna saat membuat program PLC. Kombinasi input pada logika kontrol dapat bervariasi dari yang mudah sampai rumit. Akan tetapi semudah atau serumit logika tersebut, aturan dibawah ini dapat memenuhinya. Aturan tersebut adalah hasil dari kombinasi truth table dan dapat dipergunakan untuk menyederhanakan sirkuit logika.

 

4.4 Membuat Gerbang Logika dari Ekspresi Boolean

Bila sirkuit gerbang logika menjadi lebih rumit, kebutuhan untuk mengekspresikan sirkuit tersebut dalam bentuk boolean menjadi lebih besar. Gambar 4-17 menunjukan sirkuit gerbang logika yang dibuat dari ekspresi boolean Y = AB + C. Prosedur nya sebagai berikut :

Ekspresi Boolean : Y = AB + C

Gerbang yang dibutuhkan :

1 – Gerbang AND dengan input A dan B

1 – Gerbang OR dengan input C dan output dari gerbang AND sebelumnya

Gambar 4-17 Sirkuit gerbang logika dibuat dari ekspresi boolean Y = AB + C

 

Pada gambar 4-18 menunjukan sirkuit gerbang logika yang dibuat dari ekspresi boolean Y = A(BC + D). Prosedurnya sebagai berikut :

Ekspresi boolean : Y = A(BC + D)

Gerbang yang dibutuhkan :

1 – Gerbang AND dengan input B dan C

1 – Gerbang OR dengan input D dan output dari gerbang AND sebelumnya

1 – Gerbang AND dengan input A dan output gerbang OR sebelumnya

Gambar 4-18 Sirkuit gerbang logika dibuat dari ekspresi boolean Y = A(BC + D)

 

4.5 Membuat Persamaan Boolean dari Sirkuit Gerbang Logika

Gerbang logika sederhana sangat mudah operasinya. Tetapi dengan mengelompokan gerbang-gerbang kedalam kombinasi menjadi lebih sulit untuk menentukan kombinasi input mana yang akan menghasilkan output. Persamaan boolean dari sirkuir logika pada gambar 4-19 ditentukan sebagai berikut :

  • Output dari gerbang OR adalah
  • Output Inverter adalah
  • Dari kombinasi input pada gerbang AND didapat persamaan boolean yaitu

Gambar 4-19 Menentukan persamaan boolean dari sirkuit logika

 

Persamaan boolean untuk sirkuit logika pada Gamabar 4-20 ditentukan sebagai berikut:

  • Output dari gerbang AND pertama yaitu
  • Output dari gerbang AND kedua yaitu
  • Dari kombinasi input pada gerbang OR diperoleh persamaan boolean yaitu

Gambar 4-20 Menentukan persamaan boolean dari sirkuit logika

 

4.6 Logika Pengkabelan versus Logika Pemrograman

Terminologi logika pengkabelan mengacu pada fungsi logika kendali yang ditentukan dengan mengkoneksikan peralatan secara elektrik. Logika pengkabelan dapat diimplementasikan menggunakan relay dan skema relay ladder. Skema relay ladder merupakan hal yang umum digunakan pada dunia industri. Gambar 4-21 menunjukan skema relay ladder untuk kontrol motor. Skema kontrol digambar antara dua garis supply vertikal. Semua komponen ditempatkan antara dua garis (disebut juga rail atau legs) menghubungkan dua garis supply yang terlihat seperti anak tangga (rung) dengan demikian dinamakan skema relay ladder.

Gambar 4-21 Skema relay ladder

 

Logika pengkabelan dapat dirubah dengan mengubah koneksi peralatan secara elektrik. Sebaliknya, PLC berdasarkan fungsi logika dasar, yang dapat diprogram ulang dan mudah untuk diubah. Fungsi-fungsi tersebut digunakan dalam bentuk instruksi yang akan menentukan kerja peralatan apakah harus ON atau OFF. Bentuk instruksi-instruksi yang diimplementasikan menjadi perintah pada PLC disebut bahasa pemrograman. Bahasa pemrograman yang banyak dipakai adalah ladder diagram/ladder logic. Gambar 4-22 menunjukan program ladder diagram untuk pengendalian motor.

Gambar 4-22 Program ladder logic untuk pengendalian motor

 

Simbol-simbol yang dipakai pada dasarnya sama dengan yang digunakan pada skema relay ladder. Karena PLC menggunakan ladder diagram, mengubah dari relay ladder ke ladder diagram sangat mudah. Dibawah ini beberapa contoh mengilustrasikan hubungan skema relay ladder, program ladder diagram dan gerbang logika.

Contoh 4.1 Dua limit switch yang disambung seri dan digunakan untuk mengendalikan katup solenoid

 

Contoh 4.2 Dua limit switch yang disambung paralel dan digunakan untuk mengendalikan katup solenoid

 

Contoh 4.3 Dua limit switch yang disambung paralel dan disambung seri dengan pressure switch

 

Contoh 4.4 Dua limit switch yang disambung paralel dan dihubungkan seri dengan dua flow switch yang disambung paralel untuk mengendalikan lampu

 

4.7 Pemrograman Instruksi Logika Tingkat Word

Beberapa PLC menyediakan instruksi logika tingkat word sebagai bagian dari kumpulan instruksi pada PLC. Tabel 4-2 menunjukan bagaimana untuk memilih instruksi logika word untuk situasi yang berbeda.

Tabel 4-2 Memilih instruksi logika

 

Pada gambar 4-23 mengilustrasikan operasi dari instruksi AND pada tingkat word menggunakan bits dalam dua sumber alamat. Instruksi mengatakan ke processor untuk melakukan operasi AND pada B3:5 dan B3:7 dan hasilnya disimpan pada B3:10 ketika input A true.

Gambar 4-23 Instruksi AND tingkat word

 

Pada gambar 4-24 mengilustrasikan operasi instruksi OR tingkat word, dimana data pada sumber A B3:1 di-OR-kan bit per bit dengan sumber B B3:2 dan hasilnya disimpan pada alamat B3:20.

Gambar 4-25 mengilustrasikan operasi instruksi XOR tingkat word. Pada contoh ini, data dari input I:1.0 dibandingkan bit per bit dengan data dari input I:3.0 dan hasilnya dimpan pada alamat O:4.0. Seperti yang terlihat, ada nilai 1 dalam lokasi bit pada alamat O:4.0 sesuai dengan lokasi bit dimana sumber A dan sumber B berbeda dan nilai 0 dimana sumber A dan sumber B sama.

Gambar 4-24 Instruksi OR tingkat word

 

Gambar 4-25 Instruksi XOR tingkat word

 

Pada gambar 4-26 mengilustrasikan operasi instruksi NOT tingkat word. Instruksi membalikan bits dari sumber ke tujuan. Pola bits pada B3:10 adalah hasil dari instruksi yang dibalik dari pola bits pada B3:9.

Gambar 4-26 Operasi NOT tingkat word

 

Referensi :

  • Programmable Logic Controller – Fifth Edition, Frank D Petruzella
  • Automating Manufacturing System with PLCs, Hugh Jack

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *