Memilih Pengontrol Otomatisasi Industri yang Tepat: Panduan Lengkap

Saat memilih pengontrol otomatisasi industri, ada beberapa istilah penting yang perlu dipertimbangkan, bukan hanya yang mengandung kata PLC, PAC, atau IPC. Kebutuhan aplikasi perlu didefinisikan dengan jelas, sementara kebutuhan skalabilitas harus dipertimbangkan sebelum pilihan dibuat.

 

Untuk memulai, membagi kebutuhan operasional peralatan adalah tempat yang baik untuk memulai, yang akan membantu pengguna menilai rentang pengontrol yang ditentukan oleh pembangun mesin. Sistem otomatisasi dapat memberikan solusi komprehensif atau kontrol individual, tergantung bagaimana ia cocok dalam skenario manufaktur.

Pengontrol Logika Terprogram (PLC), Pengontrol Otomatisasi Terprogram (PAC) atau Komputer Pribadi Industri (IPC) dapat memberikan kontrol untuk satu stasiun, mesin, garis assembly atau bahkan seluruh lantai pabrik. Dalam hal sistem manufaktur terintegrasi, satu pengontrol besar yang memiliki basis input/output jarak jauh, berkomunikasi melalui Ethernet dapat digunakan untuk memberikan kontrol end-to-end. Namun, mungkin ada saatnya di mana aplikasi mungkin memerlukan pendekatan modular, di mana memecah sistem otomatisasi menjadi bagian logis akan lebih sesuai. Dalam kasus tersebut, otomatisasi dikompartemenkan dan disebarkan di antara PLC yang lebih kecil, tergantung pada beban kerja.

Beberapa ahli otomatisasi memandang dua keputusan ini sebagai berjauhan satu sama lain, menyimpulan bahwa keduanya memerlukan platform yang berbeda. Namun ini tidak harus benar. Ada beberapa produsen yang memiliki pengontrol yang menawarkan opsi ukuran yang berbeda, semua kompatibel dengan perangkat lunak pemrograman yang sama. Kehadiran satu lingkungan pemrograman berarti fleksibilitas dapat ditanamkan dalam sistem, sementara biaya yang terkait dengan pengembangan program dapat dikurangi, karena proyek dapat dipindahkan dari satu PLC ke yang lain.

Keputusan yang menakutkan namun adalah memutuskan apakah PLC besar akan digunakan untuk satu program atau apakah pendekatan modular akan digunakan. Keputusan lebih kompleks daripada memilih PLC, PAC atau pengontrol berbasis PC. Mempertimbangkan faktor-faktor berikut dapat membantu membangun dasar yang baik:

• Sistem baru atau yang ada
• Perangkat diskrit
• Masalah lingkungan
• Kontrol loop
• Perangkat analog
• Modul khusus
• Lokasi I/O
• Komunikasi
• Pemrograman

Apakah sistem baru atau yang ada dapat membantu membersihkan banyak kebingungan dan mempengaruhi faktor-faktor yang tersisa untuk seleksi. Jika produk sudah terpasang, kompatibilitas menjadi sangat penting, memutuskan jumlah produk yang tidak berguna.

Pilihan pengontrol juga bergantung pada kondisi lingkungan. Jika ada kondisi ekstrem, seperti yang terkait dengan suhu, kelembaban, debu, dll. maka pengontrol akan perlu memenuhi ini agar tetap operasional.

Jumlah, jenis dan lokasi I/O

Menentukan jumlah I/O dan jenis perangkat lapangan adalah selanjutnya dalam daftar. Mulailah dengan mencantumkan semua input dan output diskrit pada spreadsheet, menentukan setiap jenis, misalnya sensor digital, sensor analog, aktuator, klep kontrol, dll. Parameter yang harus dicatat termasuk protokol komunikasi, setara daya, dll.

Jenis dan jumlah titik I/O memiliki dampak besar pada pemilihan platform kontrol. Pembangun mesin sering membuat kesalahan memilih pengontrol yang dapat memenuhi kebutuhan segera tanpa memberi ruang untuk ekspansi di masa depan. Dengan menyertakan ruang untuk ekspansi, setidaknya 20%, I/O dapat mencegah krisis besar di masa depan. Ada juga beberapa pengontrol yang memiliki jenis I/O yang terbatas, seperti analog, input kecepatan tinggi, dll. Ini juga bisa menjadi masalah di masa depan.

Spreadsheet yang disebutkan sebelumnya harus mencakup fungsi dan tingkat sinyal dari semua perangkat analog, termasuk total individual untuk loop arus/tegangan, input detektor suhu resistansi, termokopel, dll. Spesifikasi pengontrol harus cocok dengan persyaratan ini sehingga semua input dan output analog didukung, beserta jenis sinyalnya.

Selanjutnya, I/O khusus juga harus dicantumkan dalam spreadsheet. Ini dapat mencakup namun tidak terbatas pada input/output kecepatan tinggi, counter, jam waktu nyata, dan motor servo/stepper. Ada pengontrol yang mungkin tidak memiliki fungsionalitas khusus jadi pastikan Anda melakukan analisis yang menyeluruh sebelum membuat keputusan Anda. Memahami kemampuan pengontrol dan persyaratan aplikasi adalah esensial.

Lokasi fisik terminal I/O juga harus didefinisikan, dengan perangkat lapangan, dan dicatat dalam spreadsheet. Memecah persyaratan ini ke dalam modul yang lebih kecil akan membantu memahami kebutuhan I/O lokal dan jarak jauh, yang pada gilirannya akan membantu dalam menentukan protokol komunikasi waktu nyata yang diperlukan. Ada beberapa instalasi di mana lokasi lokal dipilih sementara yang lain sangat bergantung pada I/O jarak jauh.

Jika jarak antara pengontrol dan subsistem cukup jauh, I/O jarak jauh akan menjadi pilihan yang baik daripada melewati susah payah mengkabel setiap perangkat lapangan. Selanjutnya, metode dan kecepatan komunikasi harus didukung, apakah berbasis Serial atau Ethernet. Dalam pengaturan industri saat ini, protokol Ethernet seperti EtherNet/IP semakin populer bersama dengan versi pengembangan khusus dari protokol open-source seperti Modbus.

Komunikasi

Komunikasi di antara periferal, I/O terdistribusi, PLC, dan sistem enterprise mungkin menjadi kebutuhan untuk beberapa lantai pabrik. Ruang lingkup ini harus didefinisikan sejak awal, dengan pertimbangan bahwa hal-hal akan semakin kompleks seiring Anda maju. Beberapa pengontrol mungkin menawarkan hanya 1 – 2 port, salah satunya akan dicadangkan untuk pemrograman, sementara yang lain mungkin tidak mendukung protokol tertentu yang diperlukan untuk aplikasi misi-kritis.

Komunikasi yang akan terjadi di antara pengontrol dan HMI atau perangkat lapangan juga harus ditentukan. Munculnya Internet of Things telah menjadikan penting untuk memiliki opsi komunikasi yang terbuka. Oleh karena itu, harus dipastikan bahwa ada port Ethernet, serial, USB tambahan yang tersedia dalam pengontrol.

Spesifikasi protokol Ethernet seperti Modbus TCP, Ethernet/IP, Profibus, dll. harus dilakukan, baik untuk persyaratan saat ini maupun ekspansi di masa depan.

Hardware

Pertimbangan hardware umum yang harus dilakukan meliputi kecepatan scan-time, jumlah memori, dan cadangan baterai. Pengontrol harus memiliki cukup memori sistem untuk mendukung baik persyaratan program maupun data. Estimasi ini dapat dilakukan dengan menghitung jumlah perangkat dalam sistem. Memori data digunakan untuk manipulasi data dinamis dan penyimpanan variabel, contohnya setpoint yang ditetapkan, flag internal dalam timer, dan waktu/hitung yang terakumulasi.

Ukuran tabel data dapat membesar jika ada kebutuhan untuk menyimpan data historis di pengontrol. Kebutuhan untuk pencatatan data, antarmuka ke HMI/SCADA, metode akses, dan basis data historian semuanya harus ditentukan dengan jelas, sementara dalam skenario IIoT, jaringan, definisi protokol, dan kebutuhan memori juga menjadi penting.

Jenis instruksi dan ukuran program itu sendiri juga dapat mempengaruhi kebutuhan memori. Jika program memiliki beberapa urutan, fungsi kontrol yang canggih, dan logika kesalahan, maka ini mungkin memerlukan peningkatan memori. Persyaratan dapat diestimasi berdasarkan baris program dan berkas data. Spesifikasi pengontrol juga harus dipelajari, karena beberapa memiliki pemrograman berbasis nama tag sementara yang lain memiliki tabel data tetap tetapi dapat diperluas.

Jumlah memori yang dikonsumsi oleh program dan tabel data bergantung pada model pengontrol. Asumsi yang baik adalah setiap perangkat I/O diskrit menggunakan 5 – 100 kata memori, sementara I/O analog menggunakan 25 – 500 kata. Rentang yang luas mungkin membuat estimasi sulit untuk program yang kompleks. Pendekatan yang lebih baik adalah menulis beberapa blok kode dan mempelajari penggunaan memori.

Ada aplikasi yang membutuhkan waktu scan cepat, dan kecepatan CPU pengontrol serta kecepatan eksekusi instruksi adalah faktor yang menentukan dalam hal ini.

Software

Hampir separuh proyek tergantung pada kualitas pemrograman perangkat lunak, yang pada gilirannya bergantung pada perangkat lunak yang disediakan oleh produsen. Pertimbangan berikut harus dilakukan saat memilih perangkat lunak pemrograman pengontrol:

• Kemudahan penggunaan
• Preferensi
• Investasi
• Sumber daya pelatihan
• Pencatatan data dan akses jarak jauh

Sebagian besar pengontrol sering menyertakan perangkat lunak pemrograman gratis dan mudah digunakan, yang berisi sekitar 20 instruksi seperti timer, coil, kontak, counter, dll. yang cukup untuk aplikasi kecil. Namun seiring meningkatnya kompleksitas persyaratan, hal-hal mungkin menjadi masalah. Pengontrol canggih sering menyertakan perangkat lunak pemrograman komprehensif yang mencakup berbagai fungsi untuk membantu programmer.

Pilihan perangkat lunak pemrograman sangat bergantung pada zona nyaman pengguna, sehingga menjadi keputusan subjektif. Programmer mungkin memiliki pendapat sendiri mengenai pemilihan perangkat lunak, tetapi ini seringkali diatasi oleh manajemen atas yang menegakkan perangkat lunak pemrograman pengontrol standar serta metode.

Terlepas dari itu, pengontrol tidak boleh dipilih jika tidak memiliki literatur yang memadai yang merinci perangkat lunak pemrogramannya. Sebagian besar produsen sudah menyesuaikan tren sumber daya online, menyediakan dokumentasi detail serta membuat forum di mana programmer rekan dapat bertukar pertanyaan mereka. Namun, tidak semua telah naik ke kereta ini; oleh karena itu pemeriksaan latar belakang yang cermat harus dilakukan sebelum memilih PLC.

Biaya dukungan teknis juga harus diperhitungkan karena mungkin ada saatnya dokumentasi tidak membantu melewati masalah tertentu. Ada pemasok yang menawarkan layanan gratis waktu terbatas, yang mungkin berguna jika timeline diikuti mengenai pengembangan program.

Setelah dikembangkan, program harus diuji secara menyeluruh, dan untuk melakukannya, perangkat lunak harus dapat dilihat dalam bentuk respons loop PID dan profil gerak. Ini akan memungkinkan simulasi dilakukan sepenuhnya tanpa memerlukan koneksi ke hardware.

Secara kesimpulan, Anda harus menghindari pendekatan one-size-fits-all, baik untuk perangkat lunak, hardware, atau komunikasi. Pengontrol yang dipilih harus memenuhi persyaratan otomatisasi sepenuhnya, sambil memiliki ruang untuk kemajuan seiring perubahan desain.