Pengenalan Hardware Programmable Logic Controller (PLC)

 

A. Sejarah Perkembangan (PLC)

       Programmable Logic Controller (PLC) pada dasarnya adalah sebuah komputer yang khusus dirancang untuk mengendalikan aktifitas suatu mesin secara otomatis. Ditinjau dari fungsinya, PLC dirancang untuk menggantikan relay logic pada rangkaian kendali magnetik. Secara historis, PLC pertama kali dirancang oleh perusahaan Modicon Company (Modular Digital Controller) sekitar tahun 1968 untuk menggantikan control relay pada proses sekuensial yang dirasakan tidak fleksibel dan berbiaya tinggi. Pada saat itu, hasil rancangan telah benar-benar berbasis komponen solid state dan memiliki fleksibilitas tinggi, hanya secara fungsional masih terbatas pada fungsi-fungsi kontrol relai saja.

        Seiring perkembangan teknologi solid state, saat ini PLC telah mengalami perkembangan luar biasa, baik dari ukuran, kepadatan komponen serta dari segi fungsionalnya. Beberapa peningkatan perangkat keras dan perangkat lunak ini di antaranya adalah:

1. Ukuran semakin kecil dan kompak.
2. Jumlah input/output yang semakin banyak dan padat.
3. Beberapa jenis dan tipe PLC dilengkapi dengan modul-modul untuk tujuan kontrol kontinu, misalnya modul ADC/DAC, PID, modul Fuzzy, dan lain-lain.
4. Pemrograman relatif semakin mudah. Hal ini terkait dengan perangkat lunak pemrograman yang semakin user friendly.
5. Memiliki kemampuan komunikasi dan sistem dokumentasi yang semakin baik.
6. Jenis instruksi/fungsi semakin banyak dan lengkap.
7. Waktu eksekusi program yang semakin cepat.

        Dewasa ini, produsen PLC umumnya memproduksi PLC dengan berbagai ukuran, jumlah input/output, instruksi dan kemampuan lainnya yang beragam. Hal ini pada dasarnya dilakukan untuk memenuhi kebutuhan pasar yang sangat luas, yaitu untuk tujuan kontrol yang relatif sederhana dengan jumlah input/output puluhan, sampai kontrol yang kompleks dengan jumlah input/output mencapai ribuan. Gambar dibawah ini memperlihatkan contoh produk PLC yang diproduksi oleh perusahaan Siemens dengan berbagai tipe dan jumlah input/ output yang dapat dijumpai di pasaran.

Berdasarkan jumlah input/output yang dapat dilayaninya, secara umum PLC dapat dibagi menjadi beberapa kelompok besar :

a. PLC Micro

    PLC dapat dikatagorikan mikro jika jumlah input/ output pada PLC ini kurang dari 32 terminal

b. PLC Small-Medium

    Katagori ukuran mini ini adalah jika PLC tersebut memiliki jumlah input/output antara 64 sampai 512 terminal.

c. PLC Large-Very Large

    PLC ukuran ini dikenal juga dengan PLC tipe rack PLC dapat dikatagorikan sebagai PLC besar jika jumlah input/ output-nya lebih dari 512 terminal.

    

        Daerah arsiran A, B, dan C pada grafik diatas menginformasikan bahwa jumlah input/output terminalnya dapat ditingkatkan dengan klasifikasi produk yang berdekatan, yaitu dengan menambahkan external I/O. Fasilitas, kemampuan, dan fungsi yang tersedia pada setiap kategori tersebut pada umumnya berbeda satu dengan lainnya. Semakin sedikit jumlah input/output pada PLC tersebut maka jenis instruksi yang tersedia juga semakin terbatas.

    Untuk menambah fleksibilitas penggunaannya, terutama untuk mengantisipasi perkembangan dan perluasan sistem kontrol pada aplikasi tertentu, PLC dengan ukuran mulai Medium hingga Very Large umumnya dirancang dengan kemasan modular. Artinya, unit input/output PLC berupa modul-modul yang terpisah yang dirakit pada satu rack. Unit input/output ini dapat berupa unit input/output diskret, atau modul-modul analog seperti unit kontrol PID, A/D, D/A, dan lain sebagainya yang dapat dibeli secara terpisah dari unit CPU PLC tersebut.

        PLC dengan kemasan modular (b) lebih popular dikalangan industri dibaandingkan dengan kemasan compact (a), karena disamping fleksibilitas jumlah input/outputnya yang dapat ditambah (diperluas), keuntungan lainnya adalah unsur keselamatan dan ekonomis yang apabila terjadi kerusakan pada satu modul tidak perlu mengganti PLC secara keseluruhan.

TEORI DASAR GENERATOR SINKRON 3 PHASA

Pengertian Generator Sinkron 3 Phase

Generator sinkron tiga phasa merupakan mesin listrik arus bolak balik yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Energi mekanik diperoleh dari penggerak mula (prime mover) yang terkopel dengan rotor generator sinkron tiga phasa , sedangkan energi listrik diperoleh dari proses induksi elektromagnetik yang melibatkan kumparan rotor dan kumparan stator. Mesin listrik arus bolak-balik ini disebut sinkron sinkron tiga phasa karena rotor berputar secara sinkron atau berputar dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan medan magnet putar. Secara umum ada dua komponen utama penyusun generator sinkron yaitu

1. stator
2. rotor

Stator merupakan bagian dari generator sinkron yang diam, tempat dimana tegangan induksi dibangkitkan. Rotor merupakan bagian dari generator sinkron yang bergerak dan dialiri arus searah pada kumparannya.

Pada Stator, terdapat beberapa komponen utama, yaitu:

• Rangka stator

Rangka luar yang biasanya terbuat dari baja berfungsi untuk menyokong struktur stator dan mempunyai kaki-kaki yang dipasang pada bagian fondasi. Rangka stator ini dibuat kokoh untuk mengatasi perubahan beban secara tiba-tiba atau hubung singkat tiga fasa.

• Inti stator

Inti stator menyediakan jalur permeabilitas yang tinggi untuk proses magnetisasi. Inti stator dibuat berlaminasi untuk mengurangi rugi eddy current dan juga rugi histeresis. Bahan-bahannon-magnetic atau penggunaan perisai fluks yang terbuat dari tembaga juga digunakan untuk mengurangi stray loss.

• Slot

Slot merupakan tempat untuk meletakkan kumparan stator yang dibentuk dengan sistem berbuku-buku.

• Kumparan stator

Kumparan stator merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi pada generator dan didesain untuk menghasilkan kutub-kutub elektromagnetik stator yang sinkron dengan kutub magnet rotor.

Sedangkan pada bagian Rotor terdapat tiga bagian utama, yaitu:

• Collector ring atau slip ring

Collector ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor, tetapi dipisahkan oleh isolasi tertentu. Bagian ini merupakan bagian yang terhubung dengan sumber arus searah yang untuk selanjutnya dialirkan menuju kumparan rotor.

• Kumparan rotor

Kumparan rotor merupakan bagian yang dialiri arus searah sebagai sumber medan magnet melalui sistem eksitasi tertentu.

• Poros

Poros merupakan tempat untuk meletakkan kumparan rotor dan merupakan bagian yang terkopel dengan dan diputar oleh prime mover.

Generator sinkron tiga phasa secara umum dapat diklasifikasikan berdasarkan bentuk rotornya, yaitu :

1. generator turbo atau cylindrical-rotor
2. generator salient pole generator.

Generator yang digunakan pada pembangkit lisrik yang besar biasanya merupakan jenis generator turbo yang beroperasi pada kecepatan tinggi dan dikopel dengan turbin gas atau uap. Sedangkan generator salient-pole biasanya digunakan untuk pembangkit listrik kecil dan menengah.

Menurut letak kutubnya, Generator sinkron dibagi menjadi 2, yaitu:

Generator Sinkron Kutub Luar

Konstruksi sederhana generator sinkron kutub luar diperhatikan pada Gambar berikut. 

Kutub-kutub (belitan medan) terletak pada stator, sedangkan belitan sebagai pembangkit tenaga listriknya terletak pada rotor, dimana tenaga listrik disalurkan keluar melalui cincin-cincin geser dan sikat. Sehingga pada generator jenis ini belitan  yang berputar dan kutub magnit yang diam.

Generator Sinkron Kutub Dalam

Pada generator jenis ini maka kutubnya yang berputar sedangkan belitan dimana tenaga listrik dibangkitkan tidak bergerak, seperti terlihat pada Gambar kutub-kutub dipasang pada poros dan berputar dalam sebuah belitan. 

Kutub dipasang pada rotor sedangkan belitan dipasang pada stator. Perbedaan prinsip konstruksi ini dengan konstruksi mesin kutub di luar adalah bahwa pada mesin ini tegangan dan arus tidak diambil melalui cincin geser dan sikat, melainkan langsung dari belitan yang tidak berputar. Hal ini penting untuk rating daya yang besar dengan tegangan yang cukup tinggi dan arus yang besar. Sedangkan daya untuk kutub-kutub medan tetap disalurkan melalui cincin geser dan sikat, tetapi daya ini relatif kecil.

Kecepatan Putar Generator Sinkron

Frekuensi elektris yang dihasilkan generator sinkron adalah sinkron dengan kecepatan putar generator. Rotor generator sinkron terdiri atas rangkaian elektromagnet dengan suplai arus DC. Medan magnet rotor bergerak pada arah putaran rotor. Hubungan antara kecepatan putar medan magnet pada mesin dengan frekuensi elektrik pada stator adalah:

 

Pengaturan Tegangan (Regulasi Tegangan)

Pengaturan tegangan adalah perubahan tegangan terminal generator sinkron antara keadaan beban nol (V_NL) dengan beban penuh (V_FL). Keadaan ini memberikan gambaran batasan drop tegangan yang terjadi pada generator, yang dinyatakan sebagai berikut.

                DV = |V_o –V₁ | /V₁ x 100 %

Dimana :

                DV = Regulasi tegangan

                V_o= tegangan saat generator tanpa beban

                V₁= tegangan saat generator ber beban

Contoh Soal beserta penyelesaian dapat didownload pada link berikut. 

https://sfile.mobi/3vOdCOF0w8B

https://sfile.mobi/7tNEDNVFT2O