MAKALAH

Perangkat Masukan pada PLC

(Programmable Logic Controller)

Oleh

Dwi Novia Trisno (100534402755)

Happy Sholihul Fathoni (100534402747)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

Februari 2011

PERANGKAT DAN MODUL MASUKAN

Perangkat masukan merupakan perangkat keras yang dapat digunakan untuk memberikan

sinyal kepada modul masukan. Sistem PLC dapat memiliki jumlah perangkat masukan sesuai

dengan sistem yang diinginkan. Fungsi dari perangkat masukan untuk memberikan perintah khusus

sesuai dengan kinerja perangkat masukan yang digunakan, misalnya menjalankan atau

menghentikan motor. Dalam hal tersebut seperti misalnya, perangkat masukan yang digunakan

adalah push button yang bekerja secara Normally Open (NO) ataupun Normally Close (NC). Ada

bermacam-macam perangkat masukan yang dapat digunakan dalam pembentukan suatu sistem

kendali seperti misalnya :

1. Push Button

2. Switch

3. Sensor

Gambar 1 memperlihatkan simbol-simbol perangkat masukan yang sering digunakan pada

sistem kendali.

Gambar 1 Simbol-Simbol Masukan Pada PLC

Berikut adalah penjelasan dari masing-masing modul masukan tersebut.

1. PUSH BUTTON

Sesuai dengan namanya, push button adalah jenis masukan yang cara

mengoperasikannya adalah dengan menekan (push=tekan; button=tombol). Terdapat 2

jenis push button di pasaran. Yaitu push button NO dan push button NC.

4

1.1 Push Button NO (PUSH ON)

Push ON adalah jenis push button yang akan terhubung apabila ditekan. Ciri- cirinya

tombol tersebut berwarna merah.

a

b

Gambar 2 a. Bentuk Fisik Push ON

b. Simbol Push Button ON

Pada push button ini, biasanya ada keterangan batas maksimum tegangan AC dan

DC. Contoh:

120VDC/5A

250VAC/6A

Jika terdapat tulisan tersebut pada body push button, berarti saklar tersebut bekerja

pada maksimal tegangan DC sebesar 120VDC dengan arus maksimal 5A atau pada

tegangan maksimal AC 250VAC dengan arus maksimal sebesar 6A.

Contoh aplikasi penggunaannya

Push ON ini biasanya terdapat pada klakson sepeda motor, tetapi dalam bentuk yang

berbeda. Aplikasi lain adalah pada bel rumah. Sedangkan contoh penggunaannya pada

PLC biasanya digunakan sebagai tombol start pada praktikum dasar PLC untuk penyalaan

lampu, seperti gambar ladder berikut

5

Gambar 3 Contoh Ladder penyalaan lampu

1.2 Push Button NC (PUSH OFF)

Push button ini berbanding terbalik dengan push on. Jika push on akan tersambung bila

ditekan, maka push off akan terputus bila saklarnya ditekan. Ciri-ciri umum dari push off

ini adalah saklarnya berwarna hitam.

a

b

Gambar 4 a. Bentuk Fisik Push OFF

b. Simbol Push Button OFF

Seperti push button NO, push button NC ini juga ada spesifikasinya. Contoh:

120VDC/5A

250VAC/6A

6

Jika terdapat tulisan tersebut pada body push button, berarti saklar tersebut bekerja

pada maksimal tegangan DC sebesar 120VDC dengan arus maksimal 5A atau pada

tegangan maksimal AC 250VAC dengan arus maksimal sebesar 6A.

Contoh aplikasi penggunaannya

Aplikasi dari push off ini salah satunya terdapat pada lampu lemari es yang akan

menyala jika pintu dibuka dan akan mati jika pintu ditutup (saklar tertekan). Sedangkan

contoh penggunaannya pada PLC biasanya digunakan sebagai tombol emergency stop

pada praktikum dasar PLC untuk mengoffkan lampu, seperti gambar ladder berikut

Gambar 3 Contoh Ladder emergency stop lampu

2 SWITCH (SAKLAR)

Seperti halnya push button, saklar juga terdiri dari banyak jenis diantaranya adalah:

2.1 SPST

SPST adalah kependekan dari Single Pole Single Throw, yaitu hanya terdapat 1

masukan dan 1 keluaran. Symbol dari saklar SPST ini adalah sebagai berikut:

Gambar 4 Simbol SPST

Jenis-Jenis saklar SPST

Berikut adalah bentuk-bentuk dari saklar SPST:

2.1.1 SPST rocker switch

Saklar sederhana dan paling umum digunakan, untuk mengubah status dari padam (off)

ke nyala (on), dimana bila ditekan ke satu arah, saklar memutus sambungan sehingga

sirkuit membuka, dan bila ditekan ke arah sebaliknya, saklar mengubungkan sambungan

7

sehingga sirkuit menutup.Banyak digunakan pada berbagai perangkat listrik dan

elektronik, terutama sebagai saklar daya (power switch) atau saklar nyala | padam utama

(main on | off switch).

Gambar 5 SPST rocker switch

2.1.2 SPST rocker switch

Saklar ini hadir dalam berbagai bentuk. Berfungsi untuk melakukan pengamanan

terbatas (limited security).

Gambar 6 SPST key switch

2.1.3 SPST toggle switch

Saklar SPST sederhana dan juga umum digunakan, untuk mengubah status dari padam

(off) ke nyala (on), dimana bila ditekan ke satu arah, saklar memutus sambungan sehingga

sirkuit membuka, dan bila ditekan ke arah sebaliknya, saklar mengubungkan sambungan

sehingga sirkuit menutup. Kelebihan saklar ini adalah pengoperasiannya menggunakan

tungkai (lever), shg bisa diperpanjang atau diperjauh jarak jamahnya.

8

Gambar 7 SPST toggle switch

2.1.4 SPST DIP (dual in-line package) switch

Saklar ini umumnya digunakan pada PCB (printed circuit board) | papan rangkaian

tercetak elektronik, untuk meilih berbagai konfigurasi operasi.

Gambar 8 SPST DIP (dual in-line package) switch

Contoh aplikasi penggunaan saklar SPST

Aplikasi dari SPST yang banyak macamnya, diantaranya seperti aplikasi berikut:

Contoh penggunaan SPST rocker switch adalah seperti yang digunakan sebagai saklar

catu daya (power supply) komputer, dan juga tipe saklar yang digunakan di dinding

rumah.

Contoh penggunaan SPST key switch adalah seperti yang digunakan sebagai saklar

kunci kontak sepedamotor dan mobil.

Contoh penggunaan SPST DIP (dual in-line package) switch adalah seperti yang

digunakan pada PCB komputer.

Contoh lain digunakan pada saklar rumah untuk menyalakkan lampu kamar seperti

gambar pengawatan berikut:

9

Gambar 9 Aplikasi SPST

2.2 SPDT

SPDT adalah kependekan dari Single Pole Double Throw, yaitu hanya terdapat 1

masukan dan 2 keluaran. Symbol dari saklar SPDT ini adalah sebagai berikut:

Gambar 10 Simbol SPDT

Jenis-Jenis saklar SPDT

Berikut adalah bentuk-bentuk dari saklar SPDT:

2.2.1 SPDT rocker switch

Saklar dua arah yang memiliki satu kontak COM, satu kontak NO (normal open) dan

satu kontak NC (normal close) yang penggunaannya bergantian, dimana bila ditekan ke

arah atas maka sisi atas akan menjadi NC dan sisi bawah akan menjai NO, dan begitu pula

jika ditekan ke arah sebaliknya. Berikut gambar saklar rocker switch.

Gambar 11 SPDT rocker switch

10

2.2.2 SPDT toogle switch

Prinsipnya sama seperti saklar rocker switch yaitu memiliki satu kontak COM, satu

kontak NO (normal open) dan satu kontak NC (normal close) yang penggunaannya

bergantian, dimana bila ditekan ke arah atas maka sisi atas akan menjadi NC dan sisi

bawah akan menjai NO, dan begitu pula jika ditekan ke arah sebaliknya. Berikut gambar

saklar rocker switch.

Dan memiliki kelebihan dalam pengoperasiannya menggunakan tungkai (lever),

sehingga bisa diperpanjang atau diperjauh jarak jamahnya.

Gambar 12 SPDT toggle switch

2.2.3 SPDT Slide switch

Prinsipnya juga sama seperti saklar rocker switch yaitu memiliki satu kontak COM,

satu kontak NO (normal open) dan satu kontak NC (normal close) yang penggunaannya

bergantian, namun perbedaannya dalam pengoperasiannya dengan menggeser mekanik

saklar kearah kanan atau kiri untuk memilih kontak yang akan digunakan.

Gambar 13 SPDT slide switch

11

2.2.4 SPDT Micro switch

Saklar mikro bisa sangat kecil. Biasanya dipasang pada suatu lengan yang ketika

tertekan karena dipegang membuat klik saklar sehingga sirkuit menutup. Saklar ini meski

sangat kecil tapi sangat berguna dalam berbagai perangkat listrik dan elektronik, antara

lain sebagai saklar keselamatan (safety switch) yang menghindarkan dan mencegah

peguna dari sengatan listrik yang tak perlu terjadi dan menahan arus listrik terus-menerus

mengalir ketika tak diperlukan. Ketika saklar mikro membuka dengan sendirinya sirkuit

listrik pun terputus. Saklar ini juga biasanya disebut limith switch, dapat juga digunakan

sebagai sensor batas.

Gambar 14 SPDT micro switch

Contoh aplikasi penggunaan saklar SPDT

Aplikasi dari SPDT yang banyak macamnya, diantaranya seperti aplikasi berikut:

1. Aplikasi dari SPDT switch yang banyak dipakai adalah sebagai saklar ganda pada

rumah-rumah tangga.

2. Aplikasi lain saklar toogle digunakan pada saklar lampu sein sepedah motor maiupun

mobil

3. Aplikasi saklar slide switch juga biasanya digunakan pada sepedah motor untuk

menyalakan lampu jarak dekat maupun jarak jauh.

4. Aplikasi lain juga banyak digunakan pada peralatan elektronik maupun saklar penyala

lampu rumah seperti gambar pengawatan berikut.

12

Gambar 15 Aplikasi SPDT

2.3 DPST

DPST adalah kependekan dari Double Pole Single Throw, yang berarti ada 2 masukan

dan 2 keluaran. Berikut adalah symbol dari saklar DPST.

Gambar 16 Simbol DPST

Berikut adalah bentuk dari saklar DPST

Gambar 17 Contoh Saklar DPST

Contoh aplikasi penggunaan saklar SPDT

Pada aplikasinya, saklar DPST banyak digunakan sebagai saklar pada motor-motor

listrik yang mengalirkan arus besar. Atau aplikasi untuk mengendalikan beban listrik

seperti pemanas pada gambar di samping ini menggunakan saklar kutub ganda. Saklar

kutub ganda terdiri dari 4 terminal. Dan beban pemanas listrik terdiri dari 3 terminal. Pada

saklar 2 terminal masuk masingmasing mendapatkan saluran fasa (L) dan saluran netral

13

(N). Sedangkan 2 terminal lainnya masingmasing disambungkan ke 2 terminal beban

pemanas. Satu terminal lainnya pada bodi beban, disambungkan secara langsung ke

saluran arde.

Gambar 18 Contoh Aplikasi Saklar DPST

2.4 DPDT

DPDT merupakan kependekan dari Double Pole Double Throw. Jadi saklar ini

mempunyai 2 masukan, dan tiap masukan mempunyai 2 cabang output. Berikut adalah

simbolnya:

Gambar 19 Simbol DPDT

Jenis saklar DPDT

14

2.4.1 DPDT slide switch

Saklar geser kutub-ganda lemparan-ganda.

Gambar 20 DPDT slide switch

2.4.1 Relay 2 kutub

Saklar DPDT dipakai pada relay 8 kaki yang secara umum terdapat dua kontak relay

yaitu NO (normally open) dan NC (normally close). Kontak NO yaitu kontak yang dalam

keadaan normal pada posisi membuka artinya saat kumparan tidak dilewati arus listrik titik

kontak terbuka. Sebaliknya, kontak NC yaitu kontak yang dalam keadaan normal pada

posisi tertutup artinya saat

kumparan tidak dilewati arus listrik titik kontak tertutup Berikut adalah gambarnya:

Gambar 21 Relay

Contoh aplikasi penggunaan saklar DPDT

Contoh saklar geser DPDT adalah seperti yang digunakan sebagai saklar pemilih

lampu belok (turn lampu, sign lamp) sepedamotor.

2.5 TPST

15

TPST adalah kependekan dari Three Pole Single Throw. Yang berarti ada 3 pasang

input dan 3 pasang ouput. Berikut adalah simbolnya:

Gambar 22 Simbol TPST

Jenis saklar TPST

Saklar kutub-tiga lemparan-tunggal. Digunakan untuk memutus atau menghubungkan

sambung tiga jalur kelistrikan sekaligus.

Gambar 23 Saklar kutub-tiga lemparan-tunggal

Contoh aplikasi penggunaan saklar TPST

Aplikasi yang menggunakan aplikasi TPST adalah MCB 3 fasa. Saklar kutub tiga

terdiri dari 3 terminal masuk dan 3 terminal keluar. Saklar ini digunakan sebagai kendali

beban tiga fasa. Terminal masuk dihubungkan ke jaringan tiga fasa L1, L2 dan L3,

sedangkan saluran keluar disambung-kan ke beban tiga fasa misalnya motor tiga fasa daya

kecil. Pada saklar ini terdapat 3 tuas / kontak yang dikopel, dengan dua posisi yaitu posisi

lepas dan sambung. Beban motor tiga fasa yang dikendalikan sebelumnya sudah

tersambung hubung Y dan ???? (dalam gambar disamping dihubung Y), sehingga 3 ujung

belitan lainnya disambungkan ke terminal saklar kutub tiga. Bodi dari motor dihubungkan

ke arde, sebagai pengaman / proteksi arus bocor.

16

Gambar 23 Aplikasi TPST sebagai kendali beban tiga fasa

2.6 MPST

MPST adalah kependekan dari Multiple Pole Single Throw. Saklar jenis ini terdiri

dari banyak masukan dan keluaran. Berikut adalah salah satu saklar yang menggunakan

system MPST tersebut:

Gambar 13 Saklar MPST

3 SENSOR

Terdapat banyak macam sensor di dunia sekarang ini, mulai dari sensor cahaya,

sensor suhu, sensor kelembaban, sensor gerak dan lain sebagainya. Sensor-sensor tersebut

dapat dimanfaatkan sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan pengguna. Masing-masing

sensor yang telah disebutkan di atas mempunyai karakteristik yang berbeda-beda. Akan

tetapi secara garis besar ada 2 perbedaan pada masing-masing sensor yaitu perubahan

resistansi dan perubahan tegangan. Sensor-sensor yang karakteristiknya berupa perubahan

17

resistansi diantaranya adalah sensor cahaya (LDR, Photodioda) dan sebagian sensor suhu

(PTC, NTC). Sedangkan sensor yang karakteristiknya berupa perubahan tegangan

diantaranya adalah sensor suara, sensor gerak dan sebagian lain sensor suhu.

Dari kedua golongan karakteristik sensor tersebut, dapat disimpulkan bahwa ada 2

jenis pengondisi sinyal yang diperlukan agar sensor tersebut dapat bekerja. Pengondisi

sinyal tersebut berupa pembagi tegangan (untuk sensor dengan karakteristik perubahan

resistansi) dan penguat (untuk sensor dengan karakteristik perubahan tegangan). Dua jenis

pengondisi sinyal tersebut juga dapat digabungkan dengan rangkaian pembanding

(komparator). Jadi pada modul ini akan dijelaskan 3 macam pengondisi sinyal agar sensor

tersebut dapat bekerja dan terkoneksi dengan PLC.

Menurut jenis pengondisi sinyalnya, sensor dibagi menjadi 3 yaitu:

3.1 Pembagi Tegangan

Rangkaian pembagi tegangan sebenarnya sangat sederhana. Rangkaian ini

memanfaatkan hukum kirchoff. Berikut adalah gambar rangkaiannya:

Gambar 14 Rangkaian Pengondisi Sinyal Pembagi Tegangan

Rangkaian di atas hanya memanfaatkan perubahan tegangan yang dihasilkan dari

perubahan resistansi. Tegangan kemudian masuk ke basis transistor untuk menggerakkan

relay. Relay inilah yang nantinya dimanfaatkan untuk memberikan input ke PLC. Alasan

penggunaan relay ini adalah karena pada PLC, input yang dibutuhkan adalah sebesar 24

volt dari common.

Rumus rangkaian pembagi tegangan seperti gambar berikut:

18

1

2

Vout =

Jenis sensor yang menggunakan rangkaian pembagi tegangan diantaranya:

3.1.1 Sensor Photodioda

Fotodiode merupakan sambungan pn yang dirancang untuk beroperasi bila

dibiaskan dalam arah terbalik. Ketika energi cahaya dengan panjang gelombang yang

benar jatuh pada sambungan fotodiode, arus mengalir dalam sirkuit eksternal. Alat ini

kemudian bekerja sebagai generator arus, yang arusnya sebanding dengan intensitas

cahaya itu. Semakin besar intensitas cahaya infra yang diterima maka kemampuannya

untuk menghasilkan arus semakin besar sebaliknya kemampuan untuk menghasilkan arus

akan lemah apabila intensitas cahaya infra yang diterima semakin kecil.

Gambar 15 Bentuk photodiode

Fotodioda secara umum bekerja pada tegangan 0,7 volt (silikon) dan 0,3 volt

(germanium). Ada dua aliran arus pada dioda yaitu bias maju ( forward bias ) dan bias

terbalik ( reverse bias ). Fotodioda merupakan salah satu jenis dioda yang kerjanya

dipengaruhi oleh intensitas cahaya apabila tegangan ditahan kontan.

Tanpa cahaya resistansinya 100k-500k

Ada cahaya resistansinya 10k-1k

3.1.2 Sensor Fototransistor

19

Foto transistor adalah sebuah benda padat pendeteksi cahaya yang memiliki gain

internal. Hal ini yang membuat foto transistor memiliki sensitivitas yang lebih tinggi

dibandingkan foto dioda, dalam ukuran yang sama. Alat ini (foto transistor) dapat

menghasilkan sinyal analog maupun sinyal digital.

Foto transistor memiliki karakteristik:

Pendeteksi jarak dekat Infra merah.

Bisa dikuatkan sampai 100 sampai 1500.

Respon waktu cukup cepat.

Bisa digunakan dalam jarak lebar.

Bisa dipasangkan dengan (hampir) semua penghasil cahaya atau cahaya yang dekat

dengan inframerah, seperti IRED (infrared led), Neon, Fluorescent, lampu bohlam,

cahaya laser dan api.

Mempunyai karakteristik seperti transistor, kecuali bagian basis digantikan oleh

besar cahaya yang diterima.

3.1.3 Light Dependent Resistor (LDR)

Light Dependent Resistor (selanjutnya disebut LDR), terdiri dari sebuah cakram

semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya.

Gambar 16 Bentuk LDR

Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan

elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk

mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi konduktor

yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap

atau cahaya redup.

20

3.2 Rangkaian Penguat

Rangkaian penguat adalah jenis pengondisi sinyal yang dipakai sensor, biasanya

dibangun dari OP-AMP. Rangkaian penguat ini digunakan apabila tegangan keluaran dari

sensor masih sangat kecil. Contoh pada sensor suhu LM35, tegangan keluaran yang

dihasilkan masih kecil sehingga harus dikuatkan terlebih dahulu. Berikut adalah gambar

rangkaian penguat tegangan:

Gambar 17 Rangkaian Penguat Tegangan

Rangkaian pada gambar 15 merupakan rangkaian penguat tegangan non-inverting.

Rumus dari penguatan tegangannya sendiri adalah sebagai berikut:

Relay pada rangkaian pengondisi sinyal merupakan rangkaian driver. Fungsinya

adalah untuk memberi masukan kepada PLC dari common PLC dengan tegangan keluaran

dari pengondisi sinyal tersebut.

Jenis sensor yang menggunakan rangkaian penguat tegangan diantaranya:

3.2.1 Sensor Suhu LM 35

Sensor suhu ( temperatur ) LM35, dimana output dari LM35 ini dapat memberikan

output 8-bit data yang menyatakan kondisi perubahan dari suhu lingkungan. Setiap terjadi

perubahan suhu maka akan terjadi perubahan data output yang dihasilkan, dimana

perubahan tersebut berupa perbedaan tegangan yang dihasilkan. LM35 sebagai alat

21

deteksi temperatur memiliki karakteristik sebagai berikut:

1. Bekerja pada rating tegangan 4V s/d 30V.

2. Pembacaan temperatur berkisar antara -55 0C s/d 150 0C .

3. Dengan kenaikan temperatur 1 derajat maka tegangan output akan naik sebesar 10mV

4. Memiliki arus drain kurang dari 60 uA.

Gambar 18 Bentuk sensor suhu

3.3 Rangkaian Pembanding

Rangkaian pembanding kadang-kadang digunakan bersama dengan rangkaian

pembagi tegangan atau penguat. Jadi sebelum masuk ke driver, tegangan output sensor

terkadang dibandingkan terlebih dahulu dengan tegangan referensi menggunakan

rangkaian komparator. Dengan begitu maka sensitifitas dari sensor dapat diatur dengan

baik. Berikut adalah gambar rangkaian komparator:

Gambar 19 Rangkaian Komparator

Pada rangkaian komparator dapat menggunakan rumus berikut:

+Vin ≥ −Vin maka Vo = Vsat+

+Vin < −Vin maka Vo = Vsat−

22

Keterangan:

+Vin = Amplitudo sinyal input tak membalik (V)

−Vin = Amplitudo sinyal input membalik (V)

Vsat+ = Tegangan saturasi + (V)

Vsat− = Tegangan saturasi - (V)

Vo = Tegangan output (V)

Jenis sensor yang menggunakan rangkaian komparator diantaranya:

3.3.1 Sensor PIR (Passive Infrared Receiver)

PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared.

Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR LED dan

fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai dengan namanya

‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang

dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor

ini biasanya adalah tubuh manusia.

Di dalam sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya masing-

masing, yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan comparator.

Gambar 20 Bentuk PIR

Berikut adalah spesifikasi sensor PIR

23

24