PLC Basic 7 – Instalasi, Perawatan dan Troubleshooting PLC

7.1 Tata Letak Sistem PLC

Sistem tata letak adalah sebuah pendekatan yang teliti untuk menempatkan dan menghubungkan komponen tidak hanya untuk memuaskan tetapi juga untuk memastikan bahwa controller akan bekerja tanpa masalah pada lingkungannya. Selain PLC, tata letak sistem juga mencakup komponen lain yang membentuk sistem total. Komponen-komponen seperti trafo isolasi, catu daya, safety relay, dan lain-lain. Ketika tata letak dibuat dengan cermat, komponen-komponen ini mudah diakses dan dirawat.

PLC dirancang untuk bekerja pada industri, dengan demikian PLC dapat bertahan di lingkungan yang keras. Namun, perencanaan pemasangan yang tepat dapat meningkatkan produktivitas sistem dan mengurangi masalah perawatan. Lokasi terbaik untuk PLC adalah dekat dengan mesin atau proses yang akan dikendalikan, selama suhu, kelembababan dan gangguan elektrikal tidak bermasalah. Menempatkan PLC dekat dengan mesin dan menggunakan remote I/O dimana dapat meminimalisasi pemakaian kabel dan mempermudah start-up dan perawatan. Gambar 7.1 menunjukan pemasangan PLC dan koneksi pengkabelannya.

Gambar 7.1 Pemasangan PLC menggunakan terminal modular

 

7.1.1    Panel dan Komponen Sistem

Secara umum PLC ditempatkan didalam panel. Panel dapat melindungi PLC dari lingkungan yang berbahaya. Ukuran panel tergantung pada ruang yang dibutuhkan. Memasang komponen PLC dalam panel direkomendasikan untuk kebanyakan aplikasi untuk melindungi komponen dari kontaminasi seperti debu, kelembaban, karat dan zat berbahaya diudara. Panel juga membantu meminimalisasi efek radiasi elektromagnetik yang dihasilkan oleh perangkat disekitarnya.

Tata letak panel harus sesuai dengan standard NEMA dan penempatan komponen dan pengkabelan harus mempertimbangkan efek panas, gangguan listrik, getaran dan perawatan dan keamanan. Gambar 7.2 mengilustrasikan tata letak panel yang umum, dapat digunakan untuk referensi dalam diskusi ini.

Gambar 7.2 Tata letak dalam panel

 

Rekomendasi berikut ini adalah pertimbangan awal untuk lokasi dan aspek fisik pada panel PLC :

  • Panel harus diletakkan dengan tepat sehingga pintu panel dapat terbuka penuh untuk kemudahan akses ketika melakukan pemeriksaan dan perawatan.
  • Ketebalan panel harus menyediakan jarak yang memadai antara pintu ketika tertutup dan komponen dan kabel terkait.
  • Penutup belakang panel sebaiknya dapat dibuka untuk memudahkan pemasangan komponen dan merakit yang lainnya.
  • Panel sebaiknya mempunyai aksesoris seperti stop kontak, lampu panel dan jendela aklirik untuk kemudahan instalasi dan perawatan.
  • Kabinet harus berisi perangkat pemutus darurat yang dipasang dilokasi yang mudah diakses.

 

7.1.2    Lingkungan

Efek dari suhu, kelembaban, gangguan listrik dan getaran merupakan hal yang penting ketika merancang tata letak sistem. Faktor-faktor tersebut mempengaruhi penempatan controller, tata letak bagian dalam panel dan kebutuhan perangkat khusus lainnya. Pertimbangan dibawah ini membantu untuk memastikan kondisi lingkungan yang baik untuk PLC :

  • Suhu dalam panel tidak boleh melebihi dari suhu kerja maksimum PLC (biasanya 60°C).
  • Jika lingkungan memiliki “hot spot”, seperti yang dihasilkan dari catu daya atau peralatan listrik lainnya, fan atau blower harus dipasang untuk membantu membuang panas.
  • Jika ada kemungkinan kondensasi terjadi, panel harus memiliki pemanas yang dikendalikan oleh thermostat.
  • Panel harus ditempatkan sejauh mungkin dari peralatan yang menghasilkan gangguan elektromagnetik yang berlebihan atau gangguan frekuensi radio, seperti mesin las, pemanas induksi dan starter motor besar.
  • Dalam kasus dimana panel PLC harus ditempatkan dekat dengan mesin, getaran yang disebabkan oleh mesin tersebut tidak boleh melebihi getaran yang sesuai dengan spesifikasi PLC.

 

7.1.3    Penempatan Komponen PLC

Penempatan komponen utama PLC tergantung pada jumlah komponen sistem dan design fisik atau modularitas setiap komponen (perhatikan gambar 7.3).

Gambar 7.3 Penempatan komponen PLC

 

Meskipun setiap PLC memiliki persyaratan pemasangan yang berbeda-beda, pertimbangan dan tindakan pencagahan berikut berlaku saat menempatkan PLC apapun didalam panel :

  • Untuk memungkinkan pendinginan maksimum, semua komponen pengontrol harus dipasang tegak. Beberapa produsen dapat menentukan bahwa komponen dapat dipasang horizontal. Namun dalam kebanyakan kasus, komponen yang dipasang secara horizontal akan menghambat aliran udara.
  • Catu daya (utama atau tambahan) mengeluarkan panas yang lebih tinggi dari komponen lainnya, oleh sebab itu jangan dipasang dibawah peralatan lain. Catu daya sebaiknya dipasang pada bagian atas panel, diatas semua komponen dengan jarang yang cukup antara catu daya dan atap panel. Catu daya juga dapat dipasang berdekatan dengan komponen lain, tetapi dengan jarak yang cukup.
  • CPU sebaiknya dipasang pada tingkat kerja yang baik (misalnya pada ketinggian duduk atau berdiri) yang berbatasan atau dibawah catu daya. Jika CPU dan catu daya dalam satu unit PLC maka PLC sebaiknya ditempatkan dibagian atas panel dan tidak ada komponen lain diatasnya, kecuali tidak ada spasi yang mencukupi.
  • Rack I/O local dapat disusun sesuai yang diinginkan dengan jarak yang dizinkan oleh kabel interkoneksi pada rack I/O. Umumnya, rack dipasang dibawah atau berdekatan dengan CPU, tapi tidak di atas CPU atau catu daya.
  • Rack I/O remote dan catu daya tambahan umumnya ditempatkan didalam panel pada lokasi remote, mengikuti penempatan yang sama seperti yang dijelaskan untuk rack local.
  • Jarak komponen PLC harus mengikuti spesifikasi yang dibuat oleh produsen untuk pembuangan panas yang baik.

 

7.1.4    Penempatan Komponen Lainnya

Secara umum, komponen lain dalam panel sebaiknya dipasang jauh dari komponen PLC, untuk meminimalisasi efek gangguan dan panas yang dihasilkan komponen tersebut. Daftar berikut ini menguraikan beberapa praktik umum untuk menempatkan komponen lain didalam panel :

  • Perangkat saluran masuk, seperti transformer, pemutus daya dan penekan lonjakan harus dipasang dibagian atas panel dan disamping catu daya. Penempatan ini mengasumsikan bahwa daya masuk dari bagian atas panel. Penempatan perangkat saluran masuk yang tepat akan menjaga pemakaian kabel daya sependek mungkin, meminimalisasi gangguan elektrik ke komponen PLC.
  • Starter magnetic, kontaktor, relay dan komponen elektromekanikal lainnya dipasang dibagian atas panel dalam area tersendiri dari komponen PLC. Praktik yang baik adalah menempatkan penghalang antara area magnetik dan area PLC. Umumnya, komponen magnetik berdekatan dan berlawanan dengan catu daya dan perangkat saluran masuk.
  • Jika fan atau blower digunakan untuk mendinginkan komponen didalam panel, fan atau blower dipasang dekat dengan perangkat yang menimbulkan panas. Ketika menggunakan fan, sebaiknya menggunakan saringan yang bagus.

 

7.1.5    Pengelompokan Modul I/O

Pengelompokan modul I/O memungkinkan kabel sinyal dan daya dirute secara tepat dalam duct kabel, yang mana akan meminimalisasi interferensi crosstalk. Dibawah ini rekomendasi terhadap pengelompokan modul I/O :

  • Modul I/O sebaiknya dipisahkan menjadi beberapa kelompok bila memungkinkan, seperti modul input AC, modul output AC, modul input DC, module output DC, modul input analog dan modul output analog,
  • Jika memungkinkan, rack i/o terpisah disediakan untuk modul input dan modul output. Jika tidak memungkinkan, maka modul sebaiknya dipisah sebisa mungkin dalam rack. Partisi yang baik akan melibatkan penempatan semua modul AC atau semua modul DC dan jika ruang memungkinkan, gunakan slot yang kosong untuk membatasi antara kedua group.

 

7.1.6    Tata Letak Duct dan Pengkabelan

Tata letak duct dan pengkabelan didalam panel tergantung pada penempatan modul I/O disetiap rack I/O. Penempatan modul terjadi selama tahap perancangan. Sebelum menentukan tata letak duct dan pengkabelan dan menetapkan I/O, pedoman berikut harus dipertimbangkan untuk meminimalisasi gangguan listrik yang disebabkan oleh crosstalk antara jalur I/O :

  • Semua saluran masuk AC harus tetap dipisah dari saluran DC, kabel catu daya dan kabel interkoneksi rack I/O.
  • Saluran DC, seperti TTL dan analog, tidak boleh dirutekan parallel dengan saluran I/O AC dalam duct yang sama, tetap pisahkan sinyal AC dengan sinyal DC.
  • Kabel interkoneksi rack I/O dan kabel daya I/O dapat dirutekan bersamaan dalam duct yang tidak berbagi dengan pengkabelan lainnya. Terkadang, penyusunan ini tidak praktis atau kabel tersebut tidak bias dipisahkan dengan pengkabelan lainnya. Dalam kasus ini, kabel I/O dapat dirutekan dengan saluran DC atau dirutekan diluar semua duct dan dibungkus dengan flexible wrap.
  • Jika pengkabelan I/O harus bersilangan dengan saluran AC, kabel itu harus dipasang pada sudut yang tepat (lihat gambar 7.4). Praktik rute ini meminimalisasi kemungkinan gangguan listrik. Pengkabelan I/O yang dating dari conduit juga harus disudut yang tepat (lihat gambar 7.5).
  • Ketika merancang tata letak duct, pembatasan antara modul I/O dan kabel duct sebaiknya tidak kurang dari dua inci. Jika terminal strip digunakan, maka jarak terminal strip dan kabel duct dan juga terminal strip dan modul I/O sebaiknya tidak kurang dari dua inci.

Gambar 7.4 Pengkabelan I/O yang silang dengan saluran AC

 

Gambar 7.5 Pengakabelan I/O dari conduit

7.1.7    Grounding

Grounding yang baik adalah ukuran keamanan penting di semua instalasi listrik. Ketika memasang perangkat listrik, pemakai harus merujuk ke National Electric Code (NEC) Article 250, yang menyediakan data tentang ukuran dan jenis konduktor, kode warna, koneksi yang diperlukan untuk keamanan pembumian dari komponen listrik. Praktik grounding dibawah ini mempunyai dampak signifikan pada pengurangan gangguan yang disebabkan oleh induksi elektromagnetik :

  • Kabel ground harus dipisah dari pengkabelan daya pada titik masukan ke panel. Untuk meminimalisasikan panjang kabel ground dalam panel, titik ground harus berada sedekat mungkin dengan titik saluran masuk daya.
  • Semua rack dan elemen mesin harus di ground ke saluran grounding pusat, secara normal berada dalam daerah magnetik pada panel. Cat dan material non-konduktif lainnya harus dibuang dari area dimana rack membuat kontak dengan panel. Selain sambungan grounding melalui baut, kabel berukuran 4mm (atau sesuai rekomendasi produsen) harus digunakan untuk menghubungkan setiap rack ke panel.
  • Panel harus di ground secara tepat ke saluran grounding, yang mana harus memiliki sambungan listrik yang baik pada titik kontak dengan panel.
  • Grounding mesin harus disambung ke panel dan ke tanah.

 

7.2 Kebutuhan Daya dan Sirkuit Pengamanan

Sumber untuk catu daya PLC umumnya satu phase 120 – 240VAC. Jika PLC di pasang di dalam panel, dua kabel daya secara normal masuk ke panel melalui bagian atas untuk meminimaslisasikan interferensi dengan kabel kontrol lainnya. Daya harus sebersih mungkin untuk menghindari masalah interferensi pada PLC dan sistem I/O.

 

7.2.1    Kebutuhan Daya

Sistem catu daya dan perangkat I/O harus mempunyai sumber common AC (lihat gambar 7.6). Ini meminimalisasikan gangguan saluran dan mencegah sinyal input yang salah berasal dari sumber AC yang stabil ke catu daya dan CPU, tetapi sumber AC yang tidak stabil ke perangkat I/O. Dengan menjaga kedua catu daya dan perangkat I/O pada sumber daya yang sama, pemakai dapat mengambil keuntungan penuh dari fitur pemantauan saluran catu daya.

Gambar 7.6 Sistem catu daya dan perangkat I/O dengan sumber common AC

 

Jika kondisi saluran daya turun dibawah tingkat operasi minimum, catu daya akan mendeteksi kondisi abnormal dan memberikan sinyal ke processor, yang akan berhenti membaca input dan mematikan semua output.

Praktek baik lainnya adalah menggunakan trafo isolasi pada saluran daya AC yang menuju ke PLC. Trafo isolasi sangat dibutuhkan ketika alat berat cenderung menimbulkan gangguan ke saluran AC. Trafo isolasi juga dapat berkerja sebagai trafo step-down untuk mengurangi tegangan masuk ke tingkat yang dibutuhkan. Trafo harus mempunyai rentang daya yang cukup untuk memasok beban.

 

7.2.2    SIrkuit Pengaman

Sistem PLC harus memiliki jumlah sirkuit emergency yang cukup untuk menghentikan operasi sebagian atau menghentikan secara total (lihat gambar 7.7). Sirkuit tersebut harus dirutekan diluar PLC, jadi pemakai dapat secara manual dan cepat mematikan sistem jika ada kejadian kesalahan. Sirkuit emergency harus menggunakan logika yang sederhana dengan penggunaan komponen elektromekanikal yang handal.

Gamnbar 7.7 Sirkuit pengkabelan emergency

 

Sistem harus mempunyai sirkuit emergency stop untuk setiap mesin. Untuk menyediakan keamanan maksimum, sirkuit tersebut harus diluar PLC dan bersifat hardwired. Tombol emergency harus dipasang dilokasi yang mudah diakses oleh operator. Tombol emergency biasanya dihubungkan ke sirkuit relay kontrol utama atau relay kontrol pengaman yang akan memutus daya ke sistem I/O ketika dalam keadaan emergency.

Sirkuit MCR (Master Control Relay) dan SCR (Safety Control Relay) menyediakan cara yang mudah untuk memutus daya ke sistem I/O ketika dalam situasi emergency (lihat gambar 7.8). Sirkuit kontrol relay tersebut dapat di non-aktifkan dengan menekan tombol emergency manapun yang terhubung dalam sirkuit. Menon-aktifkan kumparan relay kontrol akan memutus daya ke perangakat input dan output. CPU tetap menerima daya dan bekerja walaupun semua input dan outputnya tidak bekerja.

Gambar 7.8 Sirkuit MCR

 

7.3 Instalasi I/O, Pengkabelan dan Pencegahan

Pemasangan input/output mungkin pekerjaan yang besar dan kritikal ketika memasang sistem PLC. Untuk meminimalkan kesalahan, pemakai harus mengikuti petunjuk yang telah ditentukan. Semua orang yang terlibat dalam pemasangan sistem PLC harus menerima petunjuk pemasangan sistem I/O, yang seharusnya sudah dipersiapkan dalam tahap perancangan. Dokumen pemasangan dan pengkabelan akan memastikan bahwa sistem tersebut diorganisasikan dengan tepat. Dokumen tersebut harus selalu diperbaharui setiap ada perubahan dalam tahap pemasangan. Pertimbangan dibawah ini akan memfasilitasi dalam pemasangan sistem I/O.

 

7.3.1    Pemasangan Modul I/O

Penempatan dan pemasangan modul I/O tergolong mudah hanya dengan memasukan modul yang benar ke lokasi yang tepat. Prosedur ini melibatkan pencocokan jenis modul (output 115VAC, input 24VDC, dan sebagainya) dan alamat slot yang telah ditentukan oleh dokumen alamat I/O. Setiap terminal dalam modul kemudian di hubungkan dengan perangkat lapangan yang telah ditentukan. Pemakai harus memutus daya ke modul (rack) sebelum memasang dan melakukan pengkabelan.

 

7.3.2    Pertimbangan Pengkabelan

Ukuran kabel. Setiap terminal I/O dapat menerima satu atau dua kabel dengan ukuran kabel yang sesuai. Pemakai harus memeriksa ukuran kabel benar dan dapat menangani kemungkinan arus maksimum.

Penandaan Kabel dan Terminal. Setiap kabel yang kelapangan dan titik terminasi harus ditandai menggunakan metode pelabelan. Kabel harus dilabel dengan shrink-tube atau tape, untuk terminal blok harus ditandai dengan label tertentu. Kode warna untuk karateristik sinyal (AC : merah, DC : Biru, common : putih, dan lain-lain) juga dapat digunakan sebagai tambahan untuk penandaan kabel. Penandaan kabel dan terminal yang baik mempermudah perawatan dan troubleshooting.

Penggabungan Kabel. Penggabungan kabel adalah teknik yang digunakan untuk mempermudah koneksi ke setiap modul I/O. Dalam metode ini, kabel yang akan dihubungkan ke satu modul digabungkan, biasanya diikat dengan kabel tie, dan kemudian dimasukan kedalam duct dengan gabungan kabel lain yang mempunyai karateristik sinyal yang sama.

 

7.3.3    Prosedur Pengkabelan

Ketika modul I/O sudah terpasang dan kabel sudah digabungkan, pengkabelan sudah bias dimulai. Dibawah ini prosedur rekomendasi untuk pengkabelan I/O :

  • Pastikan tidak ada daya dari PLC dan I/O sebelum melakukan pengkabelan.
  • Periksa semua modul dalam slot yang tepat. Periksa jenis modul dan nomor model dengan melakukan inspeksi sesuai diagram I/O. Periksa lokasi slot sesuai dengan dokumen alamat I/O.
  • Kendurkan semua baut terminal setiap modul I/O.
  • Ambil gabungan kabel yang sesuai untuk masing-masing modul dan rutekan melalui duct ke lokasi modul. Periksa setiap kabel dalam gabungan kabel dan periksa kabel tersebut sesuai dengan modul nya.
  • Mulai dengan modul pertama, pilih kabel dalam gabungan yang akan dihubungkan ke nomor terminal terrendah.
  • Potong kabel sampai panjang yang melewati kira-kira 6 mm dari ujung baut terminal. Kupas kulit kabel kira-kira 10 mm, pasang skun atau ferrules dengan ukuran yang sesuai kemudian di press menggunakan tang skun atau ferulles.
  • Masukan kabel keterminal dan kencangkan bautnya.
  • Jika ada modul yang berbagi sumber daya, jumper kabel daya dari modul satu ke modul berikutnya.
  • Jika menggunakan kabel shield, hubungkan hanya salah satu ujungnya ke ground. Koneksi ini akan menghindari ground loops.
  • Ulangi procedure pengkabelan untuk setiap kabel dalam gabungan kabel sampai pengkabelan modul selesai.
  • Setelah semua kabel di terminasi, periksa kembali dengan menarik kabel untuk memastikan terminasinya bagus.

 

 

7.3.4    Koneksi I/O Khusus

Koneksi pengkabelan perangkat khusus mungkin memerlukan perhatian yang lebih. Koneksi tersebut antara lain kebocoran input, beban induktif, pengaman output dan kabel shield.

Kebocoran input. Beberapa perangkat lapangan mungkin mempunyai kebororan arus yang kecil walaupun perangkat tersebut dalam kondisi OFF. Transistor dan triac terkadang menunjukan karateristik kebocoran ini, meskipun kebocoran arus transistor lebih kecil disbanding triac. Kebocoran input hanya akan menyebabkan indikator input pada modul menjadi berkedip, tetapi terkadang kebocoran dapat memicu sirkuit input, yang berakibat salah operasi. Perangkat yang biasa menunjukan situasi kebocoran ini adalah proximity switch. Jenis kebocoran ini juga dapat terjadi ketika modul output memberikan sinyal ke modul input ketika tidak ada beban.

Gambar 7.9 mengilustrasikan situasi kedua kebocoran dengan aksi perbaikannya. Input yang bocor dapat diperbaiki dengan memasang bleeding resistor melintasi input. Bleeding resistor menimbulkan resistansi ke sirkuit, menyebabkan tegangan turun di saluran antara perangkat yang bocor dan sirkuit input. Karena itu, arus bocor diarahkan melalui bleeding resistor, meminimalkan jumalah arus ke modul input (atau ke perangkat output). Ini akan menjaga input atau output dari aktif ketika seharusnya tidak aktif.

Gambar 7.9 (a) Koneksi untuk kebocoran perangkat input dan (b) Koneksi modul output ke modul input

 

Penekanan Beban Induksi. Ketika arus dalam beban induski terganggu atau mati, akan menghasilkan lonjakan tegangan yang sangat tinggi. Tegangan ini dapat dikurangi atau dihilangkan melalui teknik penekanan (supression). Secara umum, modul output dirancang untuk mengontrol beban induksi sudah mempunyai suppression dalam sirkuitnya.

Tambahan eksternal suppression direkomndasikan jika modul output digunakan untuk mengontrol peralatan seperti relay, solenoid atau motor starter. Suppression dihubungkan paralel dan sedekat mungkin dengan peralatan. Komponen suppression harus memiliki spesifikasi yang sesuai untuk menekan karateristik transien dari beban induktif tersebut. Gambar 7.10 mengilustrasikan bagaimana dioda dihubungkan untuk menekan beban indukstif DC. Operasi sirkuit dapat disimpulkan sebagai berikut :

  • Dioda dihubungkan dalam reverse-bias melintasi beban solenoid.
  • Pada operasi normal, arus listrik tidak dapat mengalir melalui dioda, jadi aliran arus melalui coil solenoid.
  • Ketika tegangan solenoid mati, menghasilkan tegangan yang berlawanan secara polaritas terhadap tegangan aslinya karena medan magnet yang hilang.
  • Tegangan induksi menciptakan aliran arus melalui dioda yang meredam lonjakan tegangan tinggi.

Gambar 7.10 Dioda digunakan untuk menekan beban induksi DC

 

Pada gambar 7.11 mengilustrasikan bagaimana sirkuit snubber RC (resistor/capacitor) dihubungkan untuk menekan beban induksi AC. Operasi sirkuit dapat disimpulkan sebagai berikut :

  • Tegangan puncak yang terjadi secara cepat jika coil terbuka, akan dihubungsingkatkan secara aman oleh RC
  • Resistor dan kapasitor yang dihubungkan seri memperlambat aliran tegangan transien.
  • Tegangan yang melintasi kapasitor tidak bisa berubah secara instan, sehingga arus transien yang berkurang akan mengalir melalui kapasitor selama sepersekian detik, memungkinkan tegangan meningkat lebih lambat saat sirkuit terbuka.

Gambar 7.11 RC Snubber digunakan untuk menekan beban induksi AC

 

Metal oxide varistor (MOV) yang ditunjukan pada gambar 7.12 merupakan pelinding lonjakan yang populer. Fungsi MOV mirip dengan dua dioda zener yang dihubungkan back-to-back. Operasi MOV dapat disimpulka sebagai berikut :

  • MOV bekerja seperti sirkuit terbuka sampai tegangan melintasi MOV dikedua arahnya melebihi nilai rata-rata.
  • Jika ada tegangan puncak yang cepat membuat MOV bekerja seperti sirkuit tertutup yang memotong tegangan agar tidak ke sirkuit lain.

Gambar 7.12 Metal oxide varistior (MOV)

 

Pengaman Output. Output solid-state umumnya mempunyai sekering pada modulnya, untuk melindungi triac atau transistor dari beban berlebih. Jika output tidak mempunyai sekering internal maka sekering harus dipasang diluar (umumnya pada terminal block) ketika instalasi. Ketika menambahkan sekering kesirkuit output, pemakai harus mengikuti spesifikasi produsen. Hanya ukuran sekering yang tepat akan memastikan sekering terputus secara cepat dalam kondisi beban lebih untuk menghindari panas berlebih.

 

Shielding. Kabel kontrol seperti TTL, analog, thermocouple dan sinyal tingkat rendah lain umumnya diarahkan dalam jalur kabel yang berbeda untuk mengurangi gangguan sinyal. Untuk proteksi lebih lanjut, kabel shield sebaiknya digunakan untuk kabel kontrol, untuk melindungi sinyal tingkat rendah dari gangguan elektrostatis dan magnetik. Shield harus dihubungkan ke ground kontrol pada satu titik saja (lihat gambar 7.13).

Gambar 7.13 Koneksi kabel shield

 

7.4 Prosedur Pemeriksaan dan Start-up PLC

Sebelum memasukan daya ke sistem, pemakai harus melakukan beberapa pemeriksaan akhir pada komponen dan pengkabelan. Pemeriksaan tersebut akan membutuhkan waktu lebih. Dibawah ini daftar pemeriksaan yang berkaitan dengan prosedur start-up :

  • Periksa sistem secara visual untuk memastikan semua komponen PLC sudah terpasang. Periksa setiap komponen sudah sesuai dengan nomor modelnya.
  • Periksa semua komponen CPU dan modul I/O untuk memastikan telah terpasang dengan tepat dan aman pada poisi slot
  • Periksa daya masuk sudah dihubungkan ke catu daya dan sistem daya diarahkan dan disambung secara tepat ke setiap rack I/O.
  • Periksa kabel komunikasi I/O yang terhubung dengan processor dan rack I/O sesuai dengan alamat rack I/O.
  • Periksa semua pengkabelan I/O sudah diterminasi dengan aman. Gunakan dokumen alamat I/O untuk memeriksa setiap kabel diterminasi pada titik yang tepat.
  • Periksa pengkabelan output telah diterminasi dengan tepat sampai pada perangkat lapangan.
  • Pastikan sistem memori sudah di reset dari pogram kontrol sebelumnya.

 

7.4.1    Pemeriksaan Statis Pengkabelan Input

Pemeriksaan pengkabelan input harus dilakukan dengan daya masuk ke PLC dan perangkat input. Pemeriksaan ini akan memastikan bahwasanya setiap perangkat input terhubung ke terminal input yang tepat dan modul input berkerja dengan baik. Pemeriksaan ini juga memastikan processor dan alat pemrograman dalam kondisi yang baik. Pemeriksaan pengkabel input dapat menggunakan prosedur dibawah ini :

  • Atur PLC dalam mode yang mencegah PLC dari operasi otomatis. Mode ini akan berbeda-beda tergantung pada model PLCnya, umumnya mode stop, program, dan lain-lain.
  • Masukan daya ke sistem catu daya dan perangkat input. Pastikan semua sistem indikator diagnostik menunjukan operasi yang tepat. Umumnya indikator tersebut adalah AC OK, DC OK, Processor OK, Memory OK dan I/O Communication OK.
  • Pastikan sirkuit emergency stop akan menon-aktifkan daya ke perangkat I/O.
  • Aktifkan setiap perangkat input secara manual. Monitor status indikator LED pada input modul dan monitor alamat yang sama pada alat pemrograman. Jika pengkabelannya benar, indikator akan menyala. Jika indikator yang menyala tidak sesuai dengan yang diharapkan ketika perangkat input aktif maka perangkat input kemungkinan dihubungkan keterminal input yang salah. Jika tidak ada indikator yang menyala, maka ada kesalahan pada perangkat input, pengkabelan atau modul input.
  • Ambil tindakan pencegahan untuk menghindari kecelakaan kerja atau kerusakan ketika mengkatifkan perangkat input yang terhubung seri dengan beban ekternal ke PLC.

 

7.4.2    Pemeriksaan Statis Pengkabelan Output

Pemeriksaan pengkabelan output harus dilakukan dengan daya masuk ke PLC dan perangkat output. Praktik yang aman yaitu memutuskan semua perangkat output yang melibatkan pergerakan mekanikal (seperti : motor, solenoid, dan lain-lain). Ketika melakukan pemeriksaan pengkabelan output akan memastikan setiap perangkat output terhubung ke alamat terminal yang tepat dan perangkat serta modul output berfungsi secara baik. Prosedur dibawah ini sebaiknya digunakan untuk memastikan pengkabelan output :

  • Putuskan semua perangkat output yang menyebabkan pergerakan mekanikal.
  • Masukan daya ke PLC dan perangkat input/output. Pastikan sirkuit emergency stop bekerja untuk memutuskan daya ke output.
  • Lakukan pemeriksaan output satu per satu. Jika outputnya berupa motor atau perangkat lain yang telah diputus, masukan kembali dayanya ke perangkat yang akan diperiksa saja. Operasi pemeriksaan output dapat dilakukan menggunakan salah satu metode dibawah ini :
  • Asumsikan PLC mempunyai fungsi force, uji setiap output dengan menggunakan alat permrograman dengan mem-force output ON dan atur alamat terminal bersangkutan menjadi 1. Jika pengkabelannya benar indikator LED akan menyala dan perangkat akan bekerja. Jika indikator yang menyala tidak sesuai dengan yang diharapkan maka perangkat output kemungkinan dihubungkan ke terminal output yang salah (Ketidaksengajaan operasi mesin ini tidak terjadi karena perangkat yang menyebabkan pergerakan telah di putus). Jika tidak ada indikator yang menyala, maka ada kesalahan pada perangkat output, pengkabelan atau modul output.
  • Buat program dummy rung, yang dapat digunakan berulang-ulang untuk memeriksa setiap output, dengan memprogram satu rung dengan satu tombol tekan yang akan mengendalikan output. Atur CPU ke mode RUN, tekan tombol untuk melakukan pengujian. Periksa perangkat output dan indikator LED seperti yang telah dijelaskan pada prosedur pertama.

 

 7.4.3    Memeriksa Program Kontrol

Memeriksa program kontrol yaitu ulasan akhir dari program kontrol. Pemeriksaan dapat dilakukan pada waktu kapnpun tapi sebaiknya dilakukan sebelum mengunduh program ke memori PLC untuk pemeriksaan sistem dinamis.

Dokumentasi yang berhubungan dengan program kontrol sampai dengan perangkat aktual dibutuhkan untuk melakukan pemeriksaan program kontrol. Dokumentasi seperti pengalamatan perangkat dan diagram pengkabelan harus merefleksikan perubahan apapun yang mungkin terjadi ketika pemeriksaan pengkabelan. Ulasan akhir program akan memeriksa bahwasanya program akhir yang di unduh ke memori sudah bebas dari kesalahan atau setidaknya sudah sesuai dengan dokumen yang telah disetujui. Berikut ini adalah daftar pemeriksaan untuk program kontrol :

  • Periksa setiap output yang dikontrol sesuai dengan alamat pada dokumen pengkabelan I/O.
  • Periksa semua kontak dan internal output sesuai dengan dokumen pengalamatan.
  • Periksa semua timer, counter dan nilai preset lainnya sudah benar

 

7.4.4    Pemeriksaan Dinamis Sistem

Memeriksa sistem dinamis adalah prosedur memeriksa  logika dari program kontrol agar output sesuai  dengan operasinya. Pemeriksaan ini mengasumsikan semua pemeriksaan statis sudah dilakukan, pengkabelan sudah benar, semua komponen sudah berkerja dengan benar dan perangkat lunak sudah diperiksa.

Selama pemeriksaan dinamis, sudah aman untuk merubah sistem ke mode auto kontrol. Sistem kecil dapat dioperasikan terlebih dahulu, sistem yang besar dioperasikan dalam beberapa bagian. Sistem yang besar umumnya menggunakan remote subsistem yang mengendalikan bagian yang berbeda dari mesin atau proses. Praktik dibawah ini garis besar prosedur untuk pemeriksaan dinamis sistem :

  • Unduh program kontrol ke memori PLC.
  • Uji logika kontrol menggunakan salah satu metode dibawah ini :
  • Atur PLC ke mode TEST, jika tersedia, yang akan memungkinkan eksekusi dan debug program kontrol tetapi output di non-aktifkan. Periksa setiap rung dengan memastikan status LED output atau dengan memonitor rung output pada alat pemrograman.
  • Jika PLC harus berada pada mode RUN, putuskan output yang tidak diuji untuk menghindari kerusakan atau kecelakaan. Jika ada instruksi MCR atau sejenisnya, gunakan instruksi tersebut untuk melewati eksekusi output yang sedang tidak diuji. Jadi pemutusan perangkat output tidak diperlukan.
  • Periksa setiap rung agar beroperasi dengan benar dan modifikasi logikanya jika diperlukan.
  • Ketika pengujian mengindikasikan bahwa semua logika kontrol sudah tepat, hapus semua rung yang bersifat sementara yang telah digunakan. Atur PLC ke mode RUN dan uji keseluruhan sistem. Jika semua prosedur sudah tepat, pengontrolan secara auto akan bekerja dengan baik.
  • Perbaharui dokumen dari semua modifikasi yang telah dilakukan. Salin program ke penyimpanan eksternal (Flash disk, hard disk, dan lain-lain) untuk dijadikan backup.

Bagaimanapun juga, beberapa PLC mempunyai spesifikasi persyaratan start-up, sesuai dengan dokumentasi produk. Pemakai harus berhati-hati dengan persyaratan tersebut sebelum mengaktifkan PLC.

 

7.5 Perawatan Sistem PLC

PLC dirancang untuk mudah dirawat untuk memastikan operasi bebas kesalahan. Beberapa askpek perawatan harus dipertimbangkan ketika sistem sudah bekerja.

 

7.5.1    Perawatan Berkala

Pencegahan terbesar terhadap kerusakan sistem PLC adalah pemeliharaan berkala yang tepat. Meskipun PLC telah dirancang untuk meminimalkan perawatan, ada beberapa pengukuran berkala yang harus diperhatikan secara teratur.

Banyak sistem kontrol yang menjalankan proses harus berhenti dalam waktu singkat untuk pergantian produk ataupun perawatan mesin berkala. Dibawah ini merupakan daftar perawatan berkala yang harus dilakukan selama mesin berhenti:

  • Semua filter yang dipasang pada panel harus dibersihkan atau diganti untuk memastikan sirkulasi udara bersih didalam panel.
  • Debu atau kotoran yang menumpuk pada papan sirkuit harus dibersihkan. Debu pada heat sink atau sirkuit elektronik mengakibatkan panas tidak terbuang dengan sempurna dan menyebabkan malfungsi pada sirkuit. Selain itu, jika debu yang bersifat konduksi mencapai papan elektronik dapat menyebabkan hubung singkat dan kerusakan pada papan sirkuit. Pastikan pintu panel tertutup rapat untuk menjaga tidak terjadi kontaminasi.
  • Koneksi ke modul I/O harus dicek kekencangannya untuk memastikan semua plug, socket, terminal dan koneksi modul tersambung secara baik. Koneksi yang kendur bisa menghasilkan kegagalan fungsi juga kerusakan pada komponen.
  • Semua peralatan I/O harus diinspeksi untuk memastikan peralatan bekerja secara baik. Papan sirkuit yang terhubung dengan proses kontrol analog sebaiknya dikalibrasi setiap 6 bulan. Perangkat lainnya seperti sensor sebaiknya diperiksa setiap bulan.
  • Perhatikan juga terhadap peralatan yang menghasilkan gangguan atau panas jangan diletakan terlalu dekat dengan PLC.
  • Cek kondisi baterai yang membackup memori RAM dalam CPU. Kebanyakan CPU mempunyai status indikator yang menunjukan kondisi baterai. Jika baterai harus diganti, pastikan jenis baterai sesuai.
  • Cadangkan komponen PLC yang sering mengalami kerusakan seperti modul input dan output.
  • Buat cadangan file program yang terbaru.

Untuk menghindari kecelakaan terhadap personil dan untuk menjaga kerusakan peralatan, pengecekan koneksi sebaiknya tanpa daya masuk ke sistem. Semua sumber daya sebaiknya dimatikan sebelum bekerja pada mesin atau proses yang dikontrol oleh PLC. Beberapa perusahaan menggunakan prosedur lockout and tagout seperti yang ditunjukan pada gambar 7.14, untuk memastikan peralatan tidak dapat dioperasikan ketika perawatan dan perbaikan. Personil memasang tag pada sumber daya untuk peralatan dan PLC, dan hanya dapat dilepas oleh personil yang memasang tag tersebut.

Gambar 7.14 Lockout and tagout

 

7.6 Troubleshooting Sistem PLC

Jika terjadi kesalahan pada PLC, anda harus menggunakan pendekatan yang cermat dan sistematis untuk menyelesaikan masalah sistem. PLC relatif mudah untuk melacak kesalahn karena program kontrol dapat ditampilkan pada monitor dan dilihat secara real time saat berjalan.

Ketika masalah terjadi, langkah pertama yaitu identifikasi masalah dan sumbernya. Sumber masalah umumnya dapat dipersempit ke modul processor, perangkat keras I/O, kabel, input atau output mesin atau program. jika masalah sudah ditemukan, biasanya cukup mudah untuk ditangani.

 

7.6.1    Melacak Permasalahan Ground Loop

Kondisi ground loop terjadi ketika terdapat dua jalur listrik atau lebih pada saluran ground. Sebagai contoh, pada gambar 1.14 transducer dan transmitter dihubungkan ke groung chassis dan terhubung ke modul analog input melalui kabel shield. Shield terhubung ke chassis kedua perangkat, yang mana membuat jalur untuk aliran arus dari ground satu ke lainnya selama kedua ground mempunyai potensial yang berbeda. Arus yang mengalir melalui shield bisa saja tinggi, yang akan menginduksi medan magnet dalam transmisi sinyal. Ini dapar membuat interferensi yang akan menghasilkan pembacaan sinyal yang salah. Untuk menghindari masalah ini, shield harus dihubungkan ke ground hanya satu sisi saja, diutamakan disisi PLC. Dalam contoh pada gambar 7.15, shield shield hanya dihubungkan pada modul analog input saja.

Gambar 7.15 Ground loop dibuat oleh kabel shield yang diground kedua sisi

 

Untuk memeriksa ground loop, putuskan kabel ground pada titik ground dan ukur tahanan dari kabel ke titik terminasi (lihat gambar 7.16). Alat ukur harus membaca nilai tahanan tinggi. Jika alat ukur membaca tahanan rendah, artinya sistem mempunyai setidaknya satu ground loop.

Gambar 7.16 Prosedur untuk memeriksa ground loop

 

7.6.2    Melacak Permasalahan Modul Processor

Processor bertanggungjawab untuk mendeteksi sendiri kemungkinan masalah. Processor melakukan pengecekan kesalahan selama bekerja dan mengirim informasi status ke indikator yang secara normal terletak didepan modul processor. Anda dapat mendiagnosa kesalahan processor atau memperoleh informasi lebih detail dengan mengakses processor melalui alat permrograman. Gambar 7.17 menunjukan contoh status indikator yang terletak didepan modul processor. Apa yang diindikasikan dapat disimpulkan sebagai berikut :

RUN (Hijau)

  • Jika menyala terus menerus mengindikasikan mode RUN.
  • Jika kedap-kedip selagi processor bekerja mengindikasikan proses transfer prgram dari RAM ke modul memori.
  • Jika mati mengindikasikan processor dalam mode lain.

FLT (Merah)

  • Jika kedap-kedip ketika daya masuk mengindikasikan processor belum dikonfigurasi.
  • Jika kedap-kedip selagi processor bekerja mengindikasikan kesalahan besar pada processor, chassis atau memori.
  • Menyala terus menerus mengindikasikan kesalahan fatal.
  • Mati mengindikasikan tidak ada kesalahan.

BATT (Merah)

  • Menyala terus menerus mengindikasikan tegangan baterai sudah dibawah tingkat ambang batas atau baterai tidak tersambung.
  • Mati mengindikasikan baterai normal.

Gambar 7.17 LED diagnosa pada processor

 

Kebanyakan PLC mempunyai watchdog timer untuk monitor proses scan. Watchdog timer biasanya sirkuit waktu yang terpisah dan harus diset dan di reset oleh processor dalam periode yang telah ditentukan. Sirkuit watchdog timer memonitor berapa lama waktu yang dibutuhkan CPU untuk menyelesaikan pemidaian. Jika pemindaian terlalu lama, kesalahan besar akan terjadi. Di panduan pengguna PLC akan menunjukan bagaimana untuk mengaplikasikan fungsi ini.

 

7.6.3    Melacak Permasalahan Input PLC

Modul input mempunyai indikator status yang menyediakan informasi untuk membantu dalam mencari permasalahan. Pastikan dalam mencari permasalahan input PLC tidak mengaktifkan outputnya dengan merubah mode PLC menjadi standby jika memungkinkan atau merubah mode proses menjadi manual.

Langkah pertama yaitu mengaktifkan perangkat lapangan, status indikator harus menyala, mengindikasikan tidak ada masalah pada pengkabelan.

Langkah berikutnya yaitu mengevaluasi PLC dalam membaca modul input, gunakan alat pemrograman untuk melihat status alamat input tersebut. PLC harus menunjukan nilai 1 dalam table bit sesuai dengan perangkat yang diaktifkan atau instruksi kontak harus menjadi tertutup ketika perangkat diaktifkan (lihat gambar 7.18). Jika pembacaan PLC benar maka permasalahan bukan berada pada modul input. Jika pembacaan tidak benar maka kemungkinan modul input rusak. Dalam kasus ini modul input harus diganti. Jika penggantian modul tidak menghilangkan masalah dan pengkabelan diasumsikan benar, maka rack I/O, kabel komunikasi atau processor harus dicurigai.

Gambar 7.18 Kontak tertutup mengindikasikan pembacaan benar

 

Jika modul tidak membaca sinyal dari perangkat lapangan, maka membutuhkan pengujian lainnya seperti pengkabelan, kerusakan perangkat, kerusakan modul atau tegangan antara perangkat dan modul.

Pertama, aktifkan perangkat lapangan dan ukur tegangan pada modul input. Alat ukur harus menunjukan tegangan sinyal (misal 24VDC). Jika terdapat tegangan pada terminal modul input, maka modul input rusak karena tidak mengenali sinyal. Jika tegangan yang diukur lebih rendah 10-15% dari tegangan sinyal (24VDC), maka masalah berada pada sumber tegangan ke perangkat lapangan. Jika tidak ada tegangan maka kemungkinan permasalahan pada pengkabelan atau perangkat lapangan. Periksa koneksi pengkabelan ke modul untuk memastikan kabel tersambung pada terminal.

Gambar 7.19 Memeriksa tegangan sinyal input

 

Tabel dibawah ini adalah petunjuk untuk melacak permasalahan input PLC secara umum.

 

7.6.4    Melacak Permasalahan Output PLC

Modul Output juga memiliki indikator status yang menyediakan informasi yang berguna dalam melacak permasalahan.

Pastikan sumber daya pada modul output berada ditingkat yang benar. Dalam system 220VAC, nilai tegangan harus berada pada rentang 10% (antara 200 – 240VAC). Periksa juga modul output jika terdapat sekring yang putus.

Jika modul output menerima perintah ON dari processor tetapi indikator status tidak ON maka modul output rusak. Jika indikator menyala tapi perangkat dilapangan tidak bekerja, periksa tegangan pada terminal modul output untuk memastikan modul bekerja. Jika tidak ada tegangan maka modul harus diganti. Jika ada tegangan pada terminal modul maka permasalahan berada pada pengkabelan atau perangkat lapangan. Pada titik ini, pastikan koneksi pengkabelan perangkat lapangan ke terminal modul atau terminal block benar dan kabel tidak putus.

Periksa perangkat lapangan, ukur tegangan yang datang dari modul ke perangkat ketika modul output bekerja. Jika ada daya tetapi perangkat tidak bekerja maka perangkat tersebut rusak.

Gambar 7.20 Petunjuk pelacakan permasalahan output

 

7.6.5    Rangkuman Metode Pelacakan Masalah

Ketika masalah terjadi, cara yang terbaik yaitu mencoba mengidentifikasi secara logika pada peralatan atau koneksi yang dapat menyebabkan masalah. Pertama, amati sistem yang sedang berjalan dan coba untuk menggambarkan permasalahannya. Menggunakan pengamatan tersebut dan deskripsi sistem kontrol, anda seharusnya mengenali kemungkinan sumber masalah. Bandingkan status logika dari pengkabelan input dan output terhadap kondisi aktual, seperti yang diilustrasikan pada gambar 7.21

Gambar 7.21 Metode umum pelacakan masalah

 

Seringkali produsen PLC memberikan petunjuk pelacakan masalah yang merepresentasikan daftar permasalahan dan kemungkinan sumbernya. Gambar 7.22 menunjukan contoh pohon pelacakan masalah untuk modul diskrit output. Gambar 7.23 dan 7.24 adalah contoh petunjuk pelacakan masalah input dan output.

Gambar 7.22 Pohon pelacakan masalah untuk modul diskrit output

 

Gambar 7.23 Petunjuk pelacakan masalah input

 

Gambar 7.24 Petunjuk pelacakan masalah output

 

Referensi :

  • Programmable Logic Controller – Fifth Edition, Frank D Petruzella
  • Programmable Controllers Theory and Implementation – Second Edition, L.A Bryan & E.A Bryan
  • Programmable Controllers – Fourth Edition, Thomas A. Hughes

Leave a Comment

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