Menguasai Seni Pemilihan PLC: Panduan Praktis untuk Insinyur Otomasi

Kita akan membahas cara memilih produsen, menghitung titik I/O, dan membuat keputusan optimal berdasarkan persyaratan komunikasi dan kapasitas memori.

I. Pemilihan Produsen: Logika di Balik Merek

Menentukan Sistem Pemrosesan Akhir (PLC) Langkah pertama adalah memilih produsen. Ini bukan hanya tentang pengakuan merek; ini lebih tentang mempertimbangkan kebiasaan pengguna, kemampuan tim desain, dan dukungan teknis purna jual.

Mengenai keandalan, kualitas perangkat keras umumnya bukan masalah bagi merek internasional besar mana pun. Namun, terdapat perbedaan signifikan dalam filosofi desain antar wilayah.

Menurut pendapat saya, jika Anda mengendalikan mesin mandiri atau sistem yang relatif sederhana, merek PLC Jepang (seperti Mitsubishi atau Omron) menawarkan keunggulan signifikan dalam hal rasio biaya-kinerja. Set instruksinya biasanya intuitif dan mudah dikuasai.

Sebaliknya, jika proyek Anda adalah sistem kontrol terdistribusi (DCS) skala besar dengan persyaratan komunikasi jaringan yang sangat tinggi, PLC Eropa dan Amerika (seperti Siemens atau Otomasi Rockwell) lebih unggul. Struktur logikanya lebih cocok untuk menangani kontrol proses yang kompleks dan pertukaran data dalam jumlah besar.

Untuk memberikan perspektif yang lebih jelas, saya telah membuat tabel berikut yang membandingkan kedua kategori utama ini:

Selain itu, untuk industri tertentu (seperti Metalurgi atau Tembakau), prioritas harus diberikan kepada sistem PLC yang sudah memiliki kasus aplikasi yang matang di sektor tersebut. Hal ini secara signifikan menurunkan risiko kegagalan akibat ketidaksesuaian lingkungan.

II. Estimasi Tepat Titik Masukan/Keluaran (I/O)

Jumlah I/O adalah parameter paling mendasar dari PLC. Banyak pemula melakukan kesalahan di sini, baik dengan membeli terlalu sedikit dan kehabisan stok, atau membeli terlalu banyak dan membuang anggaran.

Dasar penentuan seharusnya adalah jumlah semua titik input dan output yang diperlukan untuk mengendalikan peralatan. Namun, dalam praktik profesional, kita tidak pernah menghitung "sekadar cukup". Anda harus menyisakan margin.

Berdasarkan pengalaman saya, praktik standarnya adalah:

1. Hitung semua titik I/O yang terhubung secara langsung.
2. Tambahkan 10% hingga 20% margin ekspansi di atas basis tersebut.

III. Estimasi Ilmiah Kapasitas Memori

Kapasitas memori mengacu pada ukuran penyimpanan yang disediakan oleh perangkat keras PLC. Kita perlu memastikan bahwa kapasitas memori PLC lebih besar dari yang kita butuhkan saat ini, untuk memungkinkan perubahan atau penambahan desain di masa mendatang.

Saya akan membagikan rumus estimasi yang umum digunakan di bidang teknik. Meskipun literatur bervariasi, metode ini praktis dan aman:

1. Kalikan jumlah titik I/O digital dengan 10 sampai 15.
2. Kalikan jumlah titik I/O analog dengan 100.
3. Jumlahkan kedua hasil ini untuk mendapatkan jumlah total Kata yang dibutuhkan (dengan asumsi kata 16-bit).
4. Terakhir, tambahkan margin 25% ke total ini.

Sebagai contoh, model-model tertentu dari seri Siemens S7-300 mungkin menawarkan memori kerja 64KB atau 128KB, Anda perlu mencocokkan CPU yang sesuai berdasarkan perkiraan di atas.

IV. Fungsi Komunikasi: Landasan Internet Industri

PLC modern bukan lagi unit yang terisolasi. Fungsi komunikasinya semakin canggih dan kompleks. Saat memilih PLC, Anda harus menentukan posisinya dalam keseluruhan arsitektur jaringan.

Topologi jaringan sistem PLC yang umum meliputi:

• Mode Master PC: Komputer bertindak sebagai stasiun SCADA/Pemantauan, mengelola beberapa PLC.
• Jaringan Multi-PLC: Satu PLC bertindak sebagai master, dengan PLC lainnya sebagai slave.
• Integrasi DCS: PLC bertindak sebagai sub-jaringan tingkat bawah yang terhubung ke DCS skala besar.
• Jaringan Proprietary: Jaringan protokol tertutup yang khusus untuk produsen.

Untuk menghindari kelebihan beban CPU, saya sangat menyarankan penggunaan Prosesor Komunikasi (CP) independen berdasarkan kebutuhan aktual. Misalnya, jika diperlukan transmisi data Ethernet yang signifikan, jangan biarkan CPU menangani semua paket data secara langsung; memasang modul komunikasi khusus dapat secara signifikan meningkatkan stabilitas sistem.

V. Pemilihan Faktor Bentuk: Kompak vs. Modular?

Ini adalah pilihan fisik yang paling terlihat selama proses seleksi.

• PLC Kompak (Monolitik):
  • Titik I/O tetap, ukuran ringkas, biaya rendah. Biasanya digunakan untuk sistem kontrol kecil.
  • Perwakilan Khas: Siemens S7-200 SMART, Mitsubishi FX Series, Omron CP Series.
• PLC Modular:
  • Seperti halnya komponen bangunan, modul catu daya, CPU, dan I/O dapat dipilih secara terpisah dan dipasang ke backplane/rak. Konfigurasi yang sangat fleksibel, cocok untuk sistem berukuran sedang hingga besar.
  • Perwakilan Khas: Siemens S7-300/400/1500, Seri Q Mitsubishi.

VI. Tips Memilih Modul I/O

Setelah CPU dan rak dipilih, langkah selanjutnya adalah modul I/O spesifik. Ada nuansa teknis yang signifikan di sini.

1. Modul Keluaran Digital

Untuk Modul Output, Anda biasanya dihadapkan pada tiga pilihan, masing-masing dengan kelebihan dan kekurangan yang berbeda:

• Output Relai:
  • Kelebihan: Murah, rentang tegangan luas (kompatibel AC/DC).
  • Kontra: Masa pakai pendek, waktu respons lambat, tidak cocok untuk sering berganti-ganti.
• Output Transistor:
  • Kelebihan: Respons sangat cepat, masa pakai lama, cocok untuk servo kontrol denyut nadi.
  • Kontra: Kapasitas beban berlebih yang buruk, biasanya hanya mendukung arus DC.
• Output Triac (Thyristor):
  • Kelebihan: Respons cepat, cocok untuk pengalihan beban induktif yang sering.
  • Kontra: Mahal.

Saran saya: Jika Anda menggunakan beban yang jarang berganti, seperti katup solenoid, Output Relay adalah pilihan yang paling ekonomis. Jika Anda mengontrol motor stepper atau membutuhkan pergantian frekuensi tinggi, Anda harus memilih Output Transistor.

2. Modul Input/Output Analog

Untuk sinyal analog, fokuslah pada jenis sinyalnya.

• Jenis Input: Sinyal umum meliputi Arus (4-20 mA) dan Tegangan (0-10V). Terdapat juga Modul Suhu khusus untuk koneksi langsung ke Termokopel atau RTD.
• Jenis Keluaran: Juga terbagi menjadi Tegangan dan Arus, digunakan untuk mengontrol Frekuensi VFD atau mengatur posisi katup.

Saat memilih, perhatikan kesesuaian saluran. Konfigurasi umum adalah modul 2 saluran, 4 saluran, atau 8 saluran.

VII. Jangan Lupakan Modul Fungsi

Kontrol logika standar mungkin cukup untuk tugas-tugas dasar, tetapi jika peralatan Anda memerlukan pemosisian yang tepat atau kontrol suhu, modul fungsi khusus sangatlah diperlukan.

• Modul Penempatan: Untuk kontrol Servo/Stepper.
• Modul Penghitung Kecepatan Tinggi: Untuk menghubungkan encoder.
• Modul Kontrol PID: Untuk kontrol proses loop tertutup.

Saat memilih perangkat ini, perhatikan tidak hanya kompatibilitas perangkat keras tetapi juga kemudahan pemrograman perangkat lunak. Misalnya, seri Mitsubishi FX memungkinkan pembacaan/penulisan data modul khusus melalui cara yang sederhana. DARI Dan KE instruksi, yang merupakan bukti kemudahan perangkat lunak.

VIII. Tiga Prinsip Umum Seleksi

Terakhir, setelah model dan spesifikasi spesifik ditentukan secara tentatif, tinjau Daftar Material (Bill of Materials/BOM) Anda berdasarkan tiga prinsip berikut:

1. Kenyamanan Sederhanakan desain rangkaian. Misalnya, prioritaskan modul keluaran yang dapat menggerakkan beban secara langsung. Hal ini menghilangkan kebutuhan akan banyak relai perantara, menghemat biaya, dan mengurangi potensi titik kegagalan.
2. Universalitas (Standardisasi) Dalam sebuah pabrik atau proyek tunggal, minimalkan variasi jenis modul. Misalnya, jika memungkinkan, gunakan modul input DC 24V secara eksklusif daripada mencampur input AC 220V. Hal ini membantu pengadaan suku cadang dan memudahkan personel pemeliharaan untuk mengingat sistem tersebut.
3. Kesesuaian Untuk menghindari kegagalan komunikasi yang tidak dapat dijelaskan, sebaiknya pilih produk dari produsen yang sama untuk komponen utama sistem PLC. Meskipun protokol modern bersifat terbuka, kompatibilitas antara perangkat dari merek yang sama selalu yang paling andal.