Perancangan dan Implementasi Perangkat Lunak PLC Menggunakan Grafik Diagram Ladder dan Bahasa Rakitan (Design and Implementation of PLC’s Software using Graphical Ladder Diagram and Assembly Language)

Oleh :

Jusuf Bintoro

Dosen Universitas Negeri Jakarta Program Studi Pendidikan Teknik Elektronika

Catatan tulisan disusun ulang oleh :

Dedi Sugiarto 5215087442 Pendidikan Teknik Elektronika

Fakultas Teknik, Teknik Elektro, Universitas Negeri Jakarta

This paper present how to design and to implement PLC’s programming software using Graphical Ladder Diagram and can convert directly to Assembly Language in single software package program. Untill now, the PLC’s operation code or machine code can not be found on PLC’s User Manual or others literatures. That is why there is a difficulty to develope and to do research about the PLC for our own needs. This paper show that the PLC can be programmed and run using our own software program, especially using Graphical Grafic Ladder and Assembly Language. The user can program PLC with Assembly Language without PLC’s Programming Consule.

PLC merupakan perangkat pengendali elektronis, berbasis mikroprosesor atau mikrokontroler, dapat diprogram, dan digunakan sebagai pengganti fungsi relai pengendali peralatan industri. Sedangkan bahasa pemrograman yang digunakan, umumnya Bahasa Rakitan (Assembly Language). Kekhususan bahasa pemrograman PLC dan tidak adanya data kode operasi mesin (machine operation code), menyebabkan kesulitan para pengguna untuk mengembangkan PLC sesuai dengan keinginan. Sejak berkembangnya Komputer Pribadi (Personal Computer/PC), produsen PLC mulai menggunakannya sebagai salah satu alternatif untuk memrogram PLC, melalui pemindahan data dari komputer ke PLC. Pemrograman dengan komputer, pada umumnya, menggunakan Grafik Diagram Ladder (Graphical Ladder Diagram). Pengguna sangat bergantung pada perangkat lunak PLC atau perangkat konsul pemrogram, sehingga pembuatan program PLC sendiri akan sangat mengurangi ketergantungan tersebut.

Tinjauan Pustaka

Jacob (1989), Pemrograman PLC telah mengikuti perkembangan literatur komputer, dibandingkan dengan penggunaan kabel. Hampir semua pengguna adalah orang elektro (electricians). Jadi pemrograman logika ladder relai adalah pilihan utama alamiah sebagai bahasa pemrograman PLC. Logika ladder relai adalah bahasa pemrograman standar untuk pengendali terprogram, yang berisi berbagai simbol.

Halang dan Kramer (1994) mengungkapkan bahwa PLC telah dikenal luas penggunaannya di bidang aplikasi kendali proses (control process), tetapi perangkat lunaknya dapat menjadi sangat komplek. Dengan menggunakan spesifikasi formal (formal spesification) untuk membangun blok fungsi (function blocks), membantu keamanan perangkat lunak PLC lebih mudah untuk diverifikasi.

Cleaveland, (1995), mengungkapkan bahwa dalam beberapa tahun terakhir, telah muncul beberapa tantangan yang besar menuju pada standarisasi pengendali terprogram (programmable controller). Hal ini mencakup komputer pribadi (PC), paket perangkat lunak dan masukan/keluaran cerdas (smart I/O). Sistem perangkat lunak PLC, dengan kekhususan penggunaannya, menggunakan bahasa pemrograman yang berorientasi pada masalah (problem oriented programming language), yaitu dengan mengembangkan sistem perangkat lunak sendiri.

Metodologi Penelitian

Penelitian yang bertujuan untuk menghasilkan perangkat lunak komputer untuk pemrograman PLC (Programmable Logic Controller) menggunakan Grafik Diagram Ladder dan Bahasa Rakitan dalam satu perangkat lunak dilaksanakan di Jurusan Teknik Elektro, Universitas Negeri Jakarta. Metode yang digunakan adalah ekperimen laboratorium dimana perangkat lunak yang dibuat harus dapat juga langsung mengkonversikan dan menjalankan PLC melalui program PLC yang dibuat menggunakan Grafik Diagram Ladder atau program bahasa rakitan atau Command List yang dilengkapi kode operasi (machine code) saat disimpan (save). Sample penelitian ini adalah PLC Sysmac CPM1 Omron, dengan konfigurasi sistem seperti terlihat pada Gambar 1.

New Picture (9)

Perancangan Perangkat Lunak

Deskripsi perangkat lunak yang ditentukan untuk penelitian ini adalah perangkat lunak yang bekerja pada sistem operasi DOS, memiliki tampilan sebagai penyunting program Grafik Diagram Ladder langsung dapat dikonversikan ke dalam bahasa Rakitan atau command list berikut kode operasinya. Dari program dapat memindahkan data (data downloading) ke PLC Sysmac CPM1 melalui kabel komunikasi data serial RS232C, dan dapat menjalankan program PLC tersebut melalui komputer. Hasil program yang dibuat harus sesuai dengan hasil keluaran PLC yang diwakili dengan tampilan lampu atau LED (Light Emitting Diode).

Algoritma program untuk mendapatkan hasil sesuai dengan deskripsi tersebut di atas adalah sebagai berikut:

a). Inisialisasi UART,

b). Pembentukan tampilan penyunting,

c). Menentukan aturan Grafik Diagram Ladder,

d). Menentukan aturan konversi dari Grafik Diagram Ladder ke Bahasa Rakitan,

e). Konversi program ke kode operasi mesin dan format komunikasi data, penelitian Bintoro (1998).

f). Pemindahan data (data downloading) dan mejalankan program (run).

Pengujian

Keberhasilan penelitian ini diukur dari hasil menjalankan PLC dengan benar tanpa ada satupun kesalahan, melalui program yang dibuat dengan menggunakan Grafik Diagram Ladder dan atau Bahasa Rakitan. Penelitian ini berhasil jika dan hanya jika program dapat menjalankan PLC dengan benar tanpa ada kesalahan. Delapan 8 buah sample program yang mewakili perintah-perintah dasar pemrograman PLC, digunakan untuk dapat menjalankan PLC dengan keluaran yang diwakili oleh 8 buah lampu atau LED sebagai indikator tampilan untuk membuktikan keberhasilan penelitian ini.

Keabsahan data hasil ditentukan oleh program yang dibuat dan hasil yang dikeluarkan oleh PLC yaitu berupa tampilan LED atau Lampu. Data hasil benar jika dan hanya jika keluaran yang diperoleh sesuai dengan program tanpa ada kesalahan.

Hasil dan Pembahasan

Hasil perancangan perangkat lunak penyunting program PLC adalah seperti terlihat pada Lampiran 1. Dengan melakukan pemrograman PLC sebanyak 8 buah program yang mewakili perintah-perintah dasarnya, PLC dapat menjalankan program PLC dengan hasil seperti yang diharapkan. Penyunting Grafik Diagram Ladder yang dibuat dapat mengkonversikan program PLC menggunakan Grafik Diagram Ladder langsung menjadi berkas (file) dengan ekstensi asm yang berisikan pemrogram dengan bahasa rakitan yang langsung dapat menjalankan PLC. Kelebihan dari perangkat lunak ini dibandingkan dengan perangkat lunak yang dihasilkan produsen Omron adalah perangkat lunak ini menyediakan kode operasi mesin. Dari pengujian terhadap 8 buah program masing-masing menggunakan Grafik diagram Ladder dan Bahasa Rakitan yang dibuat, telah dapat dijalankan oleh PLC dengan benar tanpa kesalahan.

Pemrograman PLC

Seperti halnya pada sistem mikroprosesor atau mikrokontroler pada umumnya, dalam pemrograman PLC dikenal dengan pemrograman dengan Bahasa Rakitan (Assembly Langguge). Bahasa pemrograman inilah yang lebih dekat dengan bahasa mesin, karena menggunakan mnemonik sebagai perintah disamping kecepatan dalam kompilasinya. Setiap perintah dan operan sistem PLC memiliki kode operasi tertentu dalam kode heksadesimal atau kode biner. Perintah maupun banyaknya perintah yang digunakan dalam bahasa rakitan PLC berbeda satu dengan lainnya, hal ini sangat tergantung pada tipe atau jenis mikroprosesor atau mikrokontroler yang digunakan. Secara umum perintah tersebut dapat diklasifikasikan antara lain: perintah logika, perintah pengolahan data (data handling), perintah aritmatika (Arithmetic), Perintah percabangan (Branch) dan lain sebagainya. Hampir semua perintah-perintah tersebut mempunyai satu atau lebih operan. Pemrograman dengan mempergunakan Grafik Diagram Ladder digunakan untuk memudahkan pengguna yang belum menguasai bahasa rakitan akan tetapi telah mengenal skema instalasi relai konvensional.

Konversi Grafik Diagram Ladder ke Bahasa Rakitan

Program Editor PLC yang dibuat dapat melakukan penyuntingan melalui Grafik diagram Ladder, dan Bahasa Rakitan yang dilengkapi dengan kode operasi PLC untuk setiap baris perintah, hal ini dilakukan untuk memudahkan pemahaman terhadap bahasa mesin PLC yang digunakan. Konversi dari Grafik Diagram Ladder ke Bahasa Rakitan dilakukan sekaligus saat kompilasi, sehingga pada ekstensi berkas (File Extention) akan terdiri dari dua buah berkas sekaligus yaitu *.GRP dan *.ASM. Berkas dengan Ekstensi GRP merupakan berkas yang dibuat menggunakan penyunting Grafik Diagram Ladder sedangkan berkas dengan ekstensi ASM merupakan berkas yang secara langsung dibuat oleh Grafik Diagram Ladder atau berkas yang dibuat menggunakan penyunting Bahasa Rakitan. Pada perangkat lunak ini tidak dibuat konversi dari Bahasa Rakitan ke Grafik Diagram Ladder.

Secara garis besar aliran data dapat dilihat pada Gambar 2. dimana penyuntingan dapat dilakukan baik melalui Grafik Diagaram Ladder maupun Bahasa Rakitan.

New Picture (10) Pada penelitian ini disiapkan berkas dengan ekstensi OPC (Operation Code) yang merupakan berkas data yang akan dikirim melalui RS232C komunikasi data serial, dimana data berkas sudah berada dalam format pengiriman data yaitu @00WP ….. Data ……. FCS *.CR.

Dengan melakukan contoh pemrograman dapat dibuktikan bahwa penyunting Grafik diagram Ladder dapat dikonversikan secara langsung saat kompilasi ke dalam Bahasa Rakitan. Dengan demikian dapat dibuktikan bahwa konversi dapat dilakukan dalam satu perangkat lunak sehingga tentunya tidak lagi memerlukan konsul pemrogram PLC.

Kesimpulan

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa untuk pemrograman PLC dapat dilakukan mengunakan perangkat lunak yang telah dibuat sendiri baik menggunakan Diagram Ladder maupun Bahasa Rakitan atau Command List. Pada pemrograman PLC menggunakan Bahasa Rakitan, maka perangkat lunak yang dibuat memiliki kelebihan dibandingkan dengan perangkat lunak PLC Sysmac CPM1 Omron yaitu LSS atau Syswin yang hanya dapat melakukan pemrograman menggunakan Diagram Ladder. Untuk dapat memprogram PLC menggunakan Bahasa Rakitan maka Omron menyediakan Konsul Pemrogram (Programming Consule) khusus. Hasil perancangan perangkat lunak konversi Grafik Diagram Ladder ke Bahasa Rakitan yang dibuat juga dilengkapi dengan kode operasi (Operation code) mesin PLC yang tidak pernah ditampilkan oleh perangkat lunak keluaran Omron. Dari hasil uji coba terhadap 8 buah program yang telah mencakup seluruh perintah-perintah dasar PLC, program tersebut dapat menjalankan PLC yang diberikan indikator keluaran lampu atau LED dengan benar tanpa kesalahan. Hasil ini sekaligus menjawab tujuan penelitian ini dalam perancangan perangkat lunak untuk mengkonversikan Grafik Diagram Ladder ke Bahasa Rakitan.

Implikasi

Sejak PLC dikenalkan dan menjadi perangkat kendali otomatis yang banyak digunakan di industri, para produsen PLC umumnya berbeda satu dengan lainnya dalam cara pemrograman PLC dan untuk yang menggunakan Bahasa Rakitan atau Command List para pengguna harus membeli perangkat pemrograman terpisah. Implikasi dari hasil penelitian ini adalah bahwa pengguna PLC baik di Lembaga Pendidikan maupun Industri, dapat membuat sendiri perangkat lunak yang dibutuhkan untuk memrogram PLC, sehingga tidak tergantung pada produsen PLC.

Saran

Dari hasil penelitian yang diperoleh, maka dapat disarankan adanya penelitian sejenis terhadap PLC dari tipe atau merek dari produsen yang berbeda seperti: Siemens, Allan Bradley, dan lain sebagainya, sehingga untuk semua PLC dari berbagai jenis pemrogramannya dapat dibuatkan dalam satu perangkat lunak.

DAFTAR PUSTAKA

Bintoro, Jusuf. (1998). Metode Pelacakan Kode Operasi PLC. Penelitian Mandiri

Bintoro, Jusuf. (1998). Format Komunikasi Data Antara Komputer dan PLC. Penelitian Mandiri

Campbell, J. (1994). C Programmer’s Guide to Serial Communications, second edition. Sams Publishing, USA.

Cleaveland, P. (1995). “ Pcs and smart I/O invande PLC territory”; Chilton’s I&CS (Instrumentation & Control System) v 68 n 5. p 53-56.

Golten, J., and Verwer, A. (1992). Control System Design and Simulation, McGraw-Hill.

Halang, W. A., and Kramer, B. J., Januari 1994,“Safety Assurance in Process Control “, IEEE-Software, pp. 61 – 67.

Halsal, F. (1993). Data communication, computers networks, and open system. Addison-Wesly Publishers Limited, USA.

Lukas, M. P. (1986). Distributed Control System. Van Nostrand Reinhold Company Inc., 115 Fifth Avenue, New York.

Niebe, B.W., Draper, A.B., and Wysk, R.A. (1989), Modern Manufacturing Prosess Engineering, McGraw-Hill Book Company, Singapore, pp. 805 – 849.

———. (1991). Sysmac Mini H-type Pcs, C20H/C28H/C40H. Operation Manual, Omron.

Pollard, J. R., 5 Apr 1994, “Ladder Logic remains the PLC Language of choice”, Control Engineering v 41 n, p 77 – 79.

Pollard, J, R., 2 Feb 1995, “ Future of PLC Programming”; Control Engineering v42 n. 4pp.

Santosa, P.I. (1994). Grafika Komputer dan Antarmuka Grafis. Penerbit Andi Offset, Yogyakarta.

Stallings,W. (1991). Data and computer communications. Macmillan Publishing Company, New York.

Warnock, I.G. (1989), Programmable Controllers, Operation and Aplication., Prentice Hall, New York,


Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: