• Jaringan industri melebarkan fungsi PLC

Default Alternative Text

Hari ketika para pekerja bekerja dengan otak dan otot telah lama berganti, ketika interaksi manusia dan mesin menjadi hal yang biasa di lantai pabrik. Contoh trerbaik dari hal ini adalah PLC, yang telah menjadi pekerja keras dalam otomatisasi dan industri manufaktur di seluruh dunia dalam jangka waktu bertahun-tahun. Dengan berinteraksi dengan segala sesuatu mulai dari sensor dan penjaga mesin hingga ke pengendali gerakan sera lat identifikasi canggih, PLC memastikan semua operasi berjalan dengan lancar (lihat Gambar 1) Melalui fleksibilitas yang ditawarkan PLC, pabrik bisa mengatur beberapa mesin sekaligus-mencapai tingkat integrasi yang lebih tinggi dan proses otomatisasi mesin serta meningkatkan kualitas produksi dan biaya operasional.

Gambar 1: PLC memastikan operasional pabrik berjalan lancar melalui interakasi dengan sensor, penjaga mesin, sistem-sistem kendali gerak, dan alat pendeteksi canggih dan itu semua barulah permulaan. Sumber: Turck

Manfaat dari PLC sangat dikenal luas Kontribusi mereka terhadap peningkatan efisiensi dan dukungan di belakang layar terhadap Ethernet untuk industri membuat kontrol yang tinggi ini memungkinkan. Bersama-sama, teknologi ini membuat komunikasi antara manusia dan mesin berjalam dengan mulus, sebuah kombinasi yang menguntungkan. Terdiri dari berbagai protokol, Ethernet untuk industri dikembangkan dengan kemampuan deterministik untuk memberikan alternatif biaya yang efektif untuk mewariskan sistem-sistem otomatisasi.

Dengan kemampuan yang canggih, fungsi mutakhir, dan instalasi yang disederhanakan, PLC merupakan landasan dari manufaktur modern. Namun, untuk secara efektif menggunakan perangkat ini, pengguna harus memahami peran penting permainan jaringan dan kebutuhan individu yang harus dipertimbangkan untuk solusi yang efektif. Bersama-sama, mereka membentuk infrastruktur terpadu yang dapat memperpanjang- mulai dari hal administratif sampai pengendalian-dan jaringan tiap tingkatan, menawarkan skalabilitas yang melekat untuk terus memenuhi tuntutan industri yang berkembang.

Perincian teknologi PLC

Sejak awal pengenalan, PLC telah menjadi kunci dari otomatisasi industri, sering melayani sebagai penghubung penting antara manusia dan mesin-mesin. Arsitektur kontrol yang terus bergeser dan teknologi jaringan yang terus maju, perubahan ini mendukung keterpaduan HMI-PLC yang meningkatkan lingkungan pemrograman yang mapan dan portabel. Sebagai pengontrol universal, PLC dapat diprogram untuk melakukan berbagai tugas-mulai dari mengidupkan dan menonaktifkan motor hingga operasi komputasi matematika. Dengan kemampuan memproses energi listrik, penyimpanan data, dan kemampuan berkomunikasi dari sebuah komputer modern saat ini, PLC memberikan kontrol aplikasi yang cerdas dan di level yang sangat berat. PLC dirancang untuk bertindak sebagai miniatur komputer yang dapat memberikan operasi yang andal di berbagai lingkungan yang menantang, seperti suhu ekstrim, gangguan listrik, getaran, dan guncangan.

Gambar 2: Kemampuan pemrosesan, penyimpanan data, kemampuan berkomunikasi membuat PLC modern adalah solusi ideal untuk memberikan kendali aplikasi yang cerdas, mampu bekerja dengan berat, dan bisa bekerja di level lapangan. Sumber: Turck

PLC berinteraksi dengan lingkungan yang dikontrol melalui I/O. Input PLC menerima sinyal dari berbagai tipe sensor, tombol, dan peralatan pengendali lainnya. PLC membuat keputusan berdasarkan nilai sinyal-sinyal tersebut berkaitan dengan program yang ditulis untuk memanfaatkan kekuatannya untuk membuat sesuatu terjadi di lingkungannya. Secara historis, program PLC telah diciptakan di tangga logika-bahasa yang erat menyerupai skema kabel berbasis relay. Namun, pemrograman PLC modern tidak terbatas pada tangga logika. Hasil keputusan ini dikirim ke perangkat aktuasi melalui output PLC. Dalam banyak kasus, input memberikan umpan balik ke PLC untuk mengaktifkan keputusan ini, sementara output menyediakan hasil keputusan ini dalam bentuk sesuatu yang dapat mengubah proses atau lingkungan.

Manfaat PLC: Penerapan PLC menawarkan banyak manfaat kinerja, seperti mengurangi kebutuhan perangkat keras, peningkatan efisiensi, dan mengurangi pemborosan. PLC modern adalah solusi yang dapat disesuaikan untuk aplikasi kontrol individu sementara mengonsumsi lebih sedikit peralatan di lantai pabrik (lihat gambar 3).

Sebagai pengendali yang telah terpasang sebelumnya, PLC menyederhanakan insatalasi karena memakan sedikit tempat. selain itu, tampilan visual dari banak PLC meningkatkan interaksi mesin/operator dan juga meningkatkan efisiensi produksi. Sebagai contoh, penataan tempat ditambah dengan tampilan antar muka yang mudah digunakan dapat menyediakan instruksi sederhana untuk para operator mesin serta sarana untuk memasukkan data untuk mendukung pengawasan alarm dan/atau petunjuk manajemen.

Gambar 3: Mengurangi kebutuhan perangkat keras, meningkatkan efisiensi, dan mengurangi pemborosan adalah beberapa manfaat dari pengimplementasian PLC. Sumber: Turck
Dirancang untuk memudahkan perawatan dan pemecahan masalah, perbaikan dikurangi menjadi hanya mengganti modular, komponen-komponen steker. Kemungkinan kesalahan terjadi dan waktu yang dibutuhkan untuk memperbaiki kesalahan ini berkurang secara signifikan, menghilangkan keharusan untuk menghubungkan kembali panel-panel dan perangkat. Sekarang, kesalahan dapat diperbaiki dengan mengetik ulang logika. Selain itu, sirkuit pendeteksi kesalahan dan indikator diagnostik yang tergabung dalam masing-masing komponen utama dapat menunjukkan apakah komponen tersebut bekerja dengan benar. Dengan alat pemrograman, semua logika yang telah diprogram dapat dilihat untuk mengetahui apakah input atau output dalam keadaan menyala atau mati

Memperluas fungsi PLC melalui jaringan

Meskipun PLC membuka pintu untuk komunikasi visual di tiap tingkatan, integrasi mereka dengan jaringan perangkatlah yang menawarkan pabrik sebuah tingkatan baru dalalm sisi visibilitas dan kontrol dengan menggabungkan Ethernet real-time dengan visualisasi, kontrol, dan kemampuan berkomunikasi.

Untuk memenuhi kebutuhan operasional dari otomatisasi industri yang terus tumbuh, jaringan yang terus berkembang, menawarkan kemampuan pengawasan dan pengendalian di daerah yang sebelumnya tidak memungkinan. Jaringan perangkat sekarang menggunakan integrasi fieldbus-ke-Ethernet untuk mengembangkan perusahaan- pengendalian jaringan menyeluruh. Penggabungan fungsi jaringan dengan PLC memungkinkan pengguna untuk mengurangi beban tugas prosesor utama untuk mendistribusikan pengendalian di lapangan, menempatkan perangkat pengendali lebih dekat saat melaksanakan tugasnya. Selain itu, dengan menggabungkan kontrol dengan I / O yang telah tersebar, produsen dapat menurunkan total biaya operasional mereka dengan mempersatukan akuisisi data, komunikasi, dan konektivitas yang besar di pabrik.

Jaringan:  Untuk membuat PLC menjadi peralatan jaringan, pengguna harus memiliki bandwidth yang diperlukan yang memungkinkan Ethernet untuk industri bekerja secara real-time. Karena persyaratan koneksi dan komunikasi semakinbanyak, PLC harus meningkatkan dukungan untuk beberapa teknologi jaringan. Sementara tidak ada satu pun ukuran yang cocok untuk semua jaringan industri, terutama untuk solusi I/O canggih, PLC dapat menghubungkan semua lapisan perusahaan dengan pabrik sesuai yang diperlukan dengan menampung beberapa protokol. Karena protokol jaringan menambah fungsionalitas, PLC adalah komponen yang diperlukan untuk mengendalikkan dan mendukung fungsi-fungsi tambahan tersebut.

Memelihara jaringan otomatisasi industri ini terus menjadi komponen kunci dalam memastikan sistem yang terintegrasi ini terus berfungsi. Sebuah jaringan yang andal adalah yang terpenting Oleh karena itu, menjaga ketersediaan jaringan menjadi sangat penting. Ini membutuhkan sistem untuk mendukung bandwidth yang diperlukan dan kecepatan transmisi data yang tinggi untuk memenuhi spesifikasi aplikasi, serta perlindungan data selama operasi pemeliharaan dan memulihkan dengan cepat jika terjadi kegagalan koneksi.

Seiring dengan kecepatan dan ketersediaan, redundansi penting untuk keberlanjutan performa dan keandalan. Periode berkepanjangan dari sistem downtime yang tidak direncanakan dapat menjadi potensi ancaman terhadap produktivitas pabrik. Namun, teknologi redundansi tidak hanya menyediakan pemulihan jaringan pada tingkat msec, tetapi juga dapat secara substansial mengurangi biaya penyebaran.

Kontrol Terdistribusi:  Menggunakan kontrol terdistribusi memungkinkan bagian-bagian dari sistem otomatis untuk didesentralisasikan dan tersebar di seluruh sistem. Ini berarti bahwa bagian-bagian tertentu dari sistem dikendalikan oleh pengendali terpisah yang terletak dekat dengan daerah yang dikontrol langsung. Hal ini memungkinkan beberapa bentuk faktor yang berbeda untuk berbagai kebutuhan aplikasi. Selanjutnya, dengan menyebarkan I/O data di aplikasi yang sesuai (baik di lemari atau di mesin), pabrik dapat mengurangi otomatisasi dan jejak kontrol dengan mengurangi jumlah komponen yang diperlukan.

Kontrol yang terdistribusi memungkinkan pengguna untuk menerapkan desain modular yang fleksibel dengan jumlah yang tepat dari ekspansi I/O yang bisa ditambahkan bila perlu, memberikan skalabilitas yang melekat untuk lebih cepat, pembaruan yang hemat biaya untuk ekspansi di masa depan. Intelejensi yang telah terdistribusi mengurangi berbagai beban tambahan pada PLC dan juga mengizinkan sistem untuk mengakomodasi kebutuhan fungsional di masa depan dengan memungkinkan ekspansi dan tetap bisa menggunakan PLC yang sama untuk mengendalikan aplikasi yang telah terotomatisasi. Ini berarti pengguna dapat memperkaya sistem mereka dengan memperluas ukuran dan kemampuan fungsional, dan masih terstandarisasi dalam sistem-sistem PLC.

Selama off-loading, beberapa fungsi kontrol dari prosesor utama (baik PLC atau PC-pengendali ) sampai I/O yang telah terdistribusi-yang terletak baik di mesin atau di kabinet- mampu mengurangi lalu lintas jaringan. Hal ini terjadi karena melalui I/O yang telah terdistribusi, prosesor utama tidak harus meminta status input dari remote I/O atau menginisiasi output. Sistem I/O yang telah terdistribusi dengan fungsi kontrol/telah terprogram mampu melakukan beberapa pekerjaan tertentu, dari memindahkan komunikasi sampai mengawasi atau menempatkan data ke prosesor utama.

Dengan mengaktifkan konfigurasi, pabrik dapat mencapai konektivitas tingkat tinggi hanya dengan beberapa poin I/O yang diperlukan-bahkan di daerah yang menyebar-menyediakan solusi pengendalian biaya yang efektif untuk berbagai industri dan aplikasi. Di banyak fasilitas besar yang sangat memerlukan pemantauan dan pengendalilian, sangat tidak praktis atau sangat tidak hemat biaya untuk memiliki pengendali di setiap tempat. Hal ini akan memerlukan proses instalasi yang mahal dan tidak menarik yang akan membuat setiap poin I/O perlu untuk disambungkan dengan kabel yang sangat panjang Misalnya, sistem remote I/O dapat digunakan dalam memperoleh data dari pabrik atau lokasi fasilitas yang terpencil. Informasi seperti waktu siklus, jumlah, durasi, atau peristiwa dapat dikirim kembali ke PLC untuk pemeliharaan dan pelaporan manajemen. Selain itu, pengunaan kabel meningkatkan kemungkinan terjadinya kesalahan, seperti salah kabel, yang bisa memerlukan downtime yang terlalu banyak untuk memperbaikinya.

Kemampuan I/O canggih:  Teknologi jaringan telah berkembang di luar standar input digital, outpun digital, input analog , dan fungsi output analog. Sebagai contoh, I/O canggih dapat mencakup teknologi RFID, SSID untuk gerak, dan masukan serial, data logging, barcode, dan sistem identifikasi matriks 2D. Semakin cerdas, I/O yang lebih canggih menghasilkan jumlah data yang lebih besar, yang membuat PLC terpadu harus mampu mengelolanya.

Lingkungan pabrik yang khas memerlukan kontrol yang lebih ketat dari proses manufaktur mereka, yang mengakibatkan mereka membutuhan I/O yang berlainan. PLC dikonfigurasi dengan I/O canggih seperti pemrosesan sinyal analog, suhu, dan RFID-yang semuanya mengonsumsi jauh lebih banyak bandwidth.

Misalnya, PROFINET menggunakan tiga saluran komunikasi yang berbeda untuk bertukar data dengan PLC dan perangkat lainnya. Standar TCP channel / IP digunakan untuk parameterisasi, konfigurasi, dan operasi baca/tulis asiklik. Saluran real-time (RT) digunakan untuk transfer data siklik standar dan alarm. Komunikasi RT melewati antarmuka TCP / IP standar untuk mempercepat pertukaran data dengan PLC. Saluran ketiga, isochronous real time, adalah saluran berkecepatan tinggi yang digunakan untuk aplikasi kontrol gerak.

Menggabungkan jaringan dan PLC di lapangan

Remote I/O:  Industri minyak dan gas berhadapan dengan lingkungan kerja yang berbahaya dan tergantung pada presisi dan keandalan. Untuk aplikasi yang tidak hanya membutuhkan kinerja yang dapat diandalkan, tetapi juga harus bisa beradaptasi dengan perubahan kebutuhan dan tuntutan peningkatan, solusi kontrol tradisional tidak ideal, dan sebaliknya memerlukan solusi modular yang memungkinkan pembongkaran dan mudah dipindahkan. Untuk industri minyak dan gas, adalah hal yang penting untuk menggunakan solusi konektivitas inovatif yang memungkinkan untuk berkomunikasi jarak jauh tanpa mengorbankan kinerja atau menjadi rentan terhadap unsur-unsur lingkungan. Tuntutan ini memerlukan penggabungan perangkat kontrol yang bisa diandalkan , seperti PLC dan protokol jaringan.

Dengan pabrik ini, tantangannya adalah mengatasi rancangan fasilitas yang luas, yang memerlukan jaringan untuk mengakomodasi sejumlah besar sinyal dan masih mengurangi jejak kabel sambil tetap menjaga cadangan kapasitas lantai. Menggunakan sistem I/O terdistribusi yang memiliki sistem untuk memutuskan kabel secara cepat di area berbahaya memberikan jawaban yang efektif untuk masalah yang kompleks. Sistem yang mudah dikonfigurasi memberikan fungsi remote I/O untuk aplikasi pengolahan. Sebuah kabel Ethernet mampu menangani volume lalu lintas yang tinggi, mentransfer sebanyak 150 sinyal kembali ke PLC dari berbagai bagian terpencil pabrik.

Menggunakan sistem konektor canggih untuk mematikan instrumen proses di lapangan dan mengonsolidasikan sinyal tersebut di kotak persimpangan untuk meningkatkan efisiensi. Selanjutnya, dengan menggunakan kabel twisted pair yang terlapisi untuk mentransfer sinyal dari blok persimpangan ke lemari PLC, dan sebuah kabel twisted pair yang dilapisi baja untuk menghubungkan blok persimpangan ke instrumen, tidak perlu lagi untuk menhubungkan semua kabel kembali ke PLC satu per satu. Sebaliknya, yang biasanya menggunakan delapan kabel telah digabungkan menjadi satu kabel tunggal. Karena ukuran kecil wadah kabel home run, ukuran kabinet PLC, ketika semua sinyal akhirnya dimatikan, juga berkurang. Hal ini menghasilkan penghematan biaya tambahan.

Selain itu, untuk memenuhi kebutuhan individu di pasar minyak dan gas serta lokasi berbahayanya, perangkat ini harus dipasang dengan benar. Pilihan yang tersedia meliputi protokol Ethernet dengan persetujuan Divisi 2 / Zona 2, konsolidasi suhu, 4-20 mA, dan sinyal yang berlainan lalu mengirim mereka dalam kecepatan tinggi ke PLC.

Meningkatkan otomatisasi:  Sebuah tambang produksi batubara memiliki sistem transportasi yang luas dan dijalankan ke seluruh fasilitas untuk mengangkut batubara dari repositori (tempat penyimpanan) ke tempat penggilingan batu bara. Sistem transportasi ini haruslah bisa diandalkan setiap saat untuk terus meningkatkan produktivitas tambang. Akibatnya, otomatisasi adalah pilihan yang jelas, tetapi hal ini membutuhkan sensor dan aktuator yang tak terhitung jumlahnya untuk diinstal ke seluruh tambang yang harus terus dikelola dan dipelihara.

Gambar 4: Tambang batu bara adalah contohnya. Setiap conveyor belt memiliki lemari pengontrol tersendiri yang memiliki konektor, tombol sakelar motor, dan I/O yang terdistribusi. Stasiun modular I/O mengirim semua sinyal analog dan digital ke yang lebih tinggi
Untuk memenuhi tuntutan spesifik ini, menggunakan sistem fieldbus modern untuk transmisi sinyal antara PLC dan sensor/aktuator dapat memberikan tingkat yang diperlukan dalam bidang otomatisasi, kontrol, dan daya tahan. Menerapkan sistem fieldbus yang tepat, yang memiliki desain modular dan menawarkan perlindungan kelas berat, tidak hanya akan menyediakan kebebasan dari gangguan dalam komunikasi antar semua perangkat, tetapi juga perpaduaan data tingkat tinggi, perlindungan terhadap getaran, dan fungsi diagnostik yang luas.

Dengan mempertimbangkan tambang batu bara yang menggabungkan dua stasiun pengiriman, dua tempat penggilingan batu bara, dan tempat penyimpanan yang debu batu baranya tertiup ke kiln (tempat pengeringan). Di antara stasiun-stasiun tersebut, batu bara dipindahkan melalui beberapa conveyor belt. Jadi, sangat penting untuk menyimpan catatan rinci tentang perpindahan produk yang melalui berbagai tahapan. Setiap conveyor belt memiliki lemari pengontrol tersendiri yang memiliki konektor, tombol sakelar motor, dan I/O yang terdistribusi (lihat gambar 4). Stasiun modular I/O mengirim semua sinyal analog dan digital ke PLC yang lebih tinggi -yang merefleksikan status sistem pengiriman termasuk banyak parameter, seperti tingkat batu bara yang masuk, keseimbangan, distensi (penggelembungan) retakan, atau data tingkat isian -- melalui protokol jaringan, seperti DeviceNet. Setelah mengevaluasi data yang didapatkan, PLC mengirim status tambang ke sistem manajemen informasi. Semua pengendalian ini bisa diterapkan hanya dengan dua jaringan fieldbus.

Pabrik diyakinkan akan pengangkutan batu bara yang berkelanjutan karena teknologi fieldbus yang andal, efisien, dan fleksibel yang memberikan produksi tanpa kesalahan. Menggunakan sistem fieldbus tersertifikasi IP67, solusi ini memenuhi tuntutan tinggi dari industri produsen batubara. Dengan perawatan sederhana dan diagnostik cepat, dikombinasikan dengan instalasi tanpa kesalahan dan biaya kabel yang hemat-pada akhirnya memastikan operasional tambang yang efisien dan aman-bahkan di dalam lingkungan yang keras.

Kesimpulan

Tidak ada stu pun lingkungan pabrik yang sama. Bagaimanapun, pabrik-pabrik tersebut memiliki kesamaan untuk menghasilkan produk berkualitas tinggi sambil memaksimalkan efisiensi, produktivitas, dan profitabilitas. Integrasi perangkat kontrol seperti PLC dan jaringan perusahaan canggih menawarkan strategi proaktif untuk mencapai tujuan tersebut.

Teknologi jaringan saat ini memberikan transfer data besar untuk pabrik dengan cepat, aman, dan andal. PLC memberikan peningkatan fungsi diagnostik dan komunikasi, menyediakan sistem cerdas yang hanya memerlukan sedikit pemeliharaan dan memberikan manfaat yang signifikan. Sekarang pabrik dapat meningkatkan akurasi, memberikan kecepatan produksi yang lebih tinggi, dan meminimalkan kesalahan, serta menghemat bahan dan biaya tenaga kerja.

Randy Durick adalah direktur di grup Networks and Interfaces dan memiliki 11 tahun pengalaman di Turck; Chris Vitale adalah manajer produk senior Networks and Interfaces dan memiliki 13 tahun pengalaman di Turck; dan Matt Boudjouk adalah manajer produk di Networks and Interfaces dan memiliki lima tahun pengalaman di Turck.

Artikel ini muncul di Applied Automation supplement for Control Engineeringand Plant Engineering.

CTLx_LOGO_Color_ID

Didukung oleh ContentStream®