Sensor pada PLC

Sensor pada PLC - Kata automation diperkenalkan oleh Demar S. Harder dari Ford Motor Company untuk menyatakan suatu perpindahan secara otomatis dan terarah sifatnya dari kegiatan yang satu ke kegiatan yang lain berikutnya. Adapun inti dari konsep otomasi adalah adanya prinsip umpan balik (feed back), yaitu kemampuan suatu mesin merasa, mengetahui, dan membetulkan kekeliruan atau kesalahan yang terjadi.

Sensor pada PLC

Sistem otomasi dimulai dengan hard automation dimana jika terjadi perubahan proses maka dilakukan perubahan pada rangkaian fisiknya. Dengan kemajuan teknologi dikenal adanya sistem komputer dan software yang dikenal dengan soft automation, dimana perubahan tidak dilakukan pada rangkaian fisik melainkan dengan memprogram ulang.

Secara garis besar sistem otomasi meliputi :

• Sensor
• Controller
• Aktuator

Sensor

Sensor dapat disebut sebagai konverter, yaitu alat yang dapat mengubah variabel fisik, misalnya temperatur, jarak, tekanan, dan sebagainya, variabel yang mudah dievaluasi untuk proses selanjutnya. Biasanya berupa sinyal elektris (tegangan, frekuensi vibrasi, ataupun hambatan. Berdasarkan output yang dihasilkan, sensor dapat dibedakan menjadi binary sensor dan analogue sensor.

Binary sensor mengeluarkan dua output sinyal, yaitu status switching “On” dan “Off”. Kedua status ini dikonversikan ke bilangan biner dengan 1 untuk “On” dan 0 untuk “Off”.

Sedangkan analogue sensor merupakan tranduser dimana merubah besaran fisis menjadi besaran elektris. Dengan kata lain, sensor analog membangkitkan perubahan sinyal elektris berupa perubahan arus (4-20 mA) atau tegangan (0-10 VDC) secara terus menerus sesuai sinyal inputannya. Yang termasuk sensor jenis ini adalah sensor untuk pengukuran misalnya temperatur, jarak, tekanan, dan sebagainya.

Jenis sensor biner yang sering digunakan dalam industri berbasis otomasi adalah:

• Sensor manual, sensor ini berupa tombol atau stop kontak (push button)
• Sensor batas (limit switch)
• Sensor Proximity

1) Sensor Manual.

Tombol tekan masih banyak sekali dipakai untuk menggontrol motor. Tombol yang normal direncanakan untuk berbagai jenis yang mempunyai kontak normal tertutup (Normaly Close/ NC) atau kontak normal terbuka (Normaly Open/ NO).

Kontruksi tombol tekan NO

Kontak NO akan menutup, jika tombol diteka dan kontak NC akan membuka bila tombol ditekan. Tombol tekan NO digunakan untuk start sedangkan tombol tekan NC digunakan untuk stop.

Kontruksi tombol tekan NC

2) Sensor Batas (Limit switch).

Sensor batas (Limit switch) digunakan pada semua instalasi otomatis dan juga digunakan pada aplikasi yang beragam. Limit switch digunakan bila objek yang akan dideteksi dapat disentuh. Sensor batas (Limit switch) ini bekerja berdasarkan perubahan kondisi kontak yang terdapat di dalamnya dari tertutup menjadi terbuka atau sebaliknya. Pemilihan limit switch dilakukan berdasarkan ukuran, material dan jenis aktuator dari limit switch yang sesuai dengan fungsinya. Mudah pemasangannya dan mempunyai beberapa keuntungan;

Dari sudut kelistrikan :

• Model sesuai switching daya rendah, secara kelistrikan dikombinasikan dengan daya tahan yang baik.
• Dapat dikordinasi dengan sikring/fuse yang tepat, bila terjadi hubung singkat.
• Tahan terhadap interfensi elektromekanikal.

Dari sudut mekanik :

• N/C kontak bekerja dari tertutup menjadi terbuka.
• Akurasi tinggi, diatas 0.1 tripping point.
• Mudah dioperasikan.

Jenis deteksi gerakan :

• Linier actuation (plunger)

  

  Aktuasi linier limit switch

• Rotary actuation (Lever)

  

  Aktuasi rotari limit switch

Safety limit switch yang dioperasikan dengan kunci, spesial dirancang untuk aplikasi mesin yang perlu perlindungan, memberikan solusi yang ideal untuk pengunci (locking) atau interlocking suatu perlindungan dari mesin. Memenuhi syarat-syarat standar

EN.292-2, EN 1088 dan EN 60204-1. Rangkaian pengendali muka jalan/start dari mesin adalah terbuka (switched-off) bila bergerak dengan menggunakan/bekerjanya kontak dari terbuka menjadi tertutup (opening operation control).

• Safety limit switch yang dioperasikan dengan kunci :

Tanpa pengunci (without locking)

Tanpa pengunci (without locking)

Digunakan pada mesin tanpa kelembaman (inertia) dan dioperasikan pada kondisi normal (tanpa getaran atau hentakan dan pemasangan vertikal, tanpa resiko hambatan pada saat tertutup).

Dengan pengunci

Dengan pengunci

Digunakan pada mesin berat tanpa kelembaman (inertia) dan dioperasikan pada kondisi sulit (hentakan atau getaran ).

Dengan pengunci yang dioperasikan dengan elektro-magnet.

Dengan pengunci yang dioperasikan dengan elektro-magnet

Digunakan pada mesin tanpa kelembaman (inertia) atau pengendali yang membutuhkan keadaan terbuka sebagai perlindungannya. Pengunci bekerja berdasarkan elektro-magnet, dilengkapi dengan 2 buah LED indikator perlindungan “terbuka/tertutup” dan berikutnya perlindungan “terkunci/tidak tekunci”.

Aplikasi safety limit switch dengan manual reset sangat cocok untuk mendeteksi dan mengontrol kesalahan pada peralatan angkat (hoisting equipment), lift, elevator dan sebagainya. Perhatikan gambar dibawah, sangat sesuai untuk mendeteksi dan mengontrol:

• Ovetravel lift (1)
• Kecepatan lift, dipergunakan sebagai pembatas kecepatan (2)
• Inti-chuse blok (bila terdeteksi overspeed) (3)

  

  Aplikasi Safety limit switch

3) Sensor Proximity

Induktif Proximity Sensor :
Induktif Proximity Sensor (untuk objek logam) bekerja berdasarkan perubahan induktansi yang disebabkan oleh ada tidaknya logam dimuka sensornya. Sensor ini digunakan untuk aplikasi-aplikasi dimana objek yang akan di deteksi tidak dapat mendeteksi dengan jarak sensornya terlalu jauh (sampai dengan 60 mm). penggunaannya sangat luas dan termasuk : memonitoring bagian mesin (cams, mekanikal stop dan sebagainya), memonitoring aliran bagian logam, menghitung dan sebagainya.

Keuntungan dari deteksi induktif

• Tidak ada kontak fisik dengan objek yang dideteksi jadi pada pemakaiannya terhindar dari kemungkinan mudah pecah pada objek yang dideteksi.
• Operasi kerja tinggi.
• Responnya cepat.
• Tahan terhadap lingkungan industri.
• Teknologi solid state : tidak ada bagian yang bergerak, sehingga dapat dilakukan perbaikan secara bebas.

Induktif Proximity Sensor

Prinsip kerja induktif proximity sensor untuk mendeteksi objek logam. Pada dasarnya terdiri dari oscilator yang mana kumparan merupakan permukaan sensor.

Jika objek logam ditempatkan pada medan magnet yang dibangkitkan oleh sensor, mengakibatkan arus induksi karena bertambahnya beban dan oscilasi berhenti. Pada saat berhenti ini pengendali output bekerja dan berdasarkan jenis sensornya. NO,NC atau NO+NC (complementari) sinyal output dihasilkan.

Objek logam pada Induktif Proximity Sensor.

Daerah operasi relatif terhadap luas bagian depan permukaan sensor yang mana pendeteksian metal objeknya pasti. Karakteristik keadaanya relatif tergantung dari jenis sensor yang akan disensor, untuk objek biasa/baja ukuran sama dengan permukaan sensor. Untuk objek yang mempunyai sifat berbeda (lebih kecil dari permukaan sensornya dari pada sensor, logam yang lainnya dan sebagai berikut).
Ini adalah daerah operasi sensor. Assured operating distance antara 0 dan 81% dari nominal sensing distance (Sn) : 0 ≤ Sa ≤ 0.9 X 0.9 X Sn.

Daerah operasi Induktif Proximity Sensor.

• Jenis 3 kawat (3 wire type) :

  

  Jenis 3 kawat (3 wire type)

3 kawat 24 VDC output NO atau NC/PNP atau NPN : Diproteksi terhadap polaritas balik sumber tegangan. Diproteksi terhadap beban lebih (over- load) dan terhadap hubungan singkat (short- circuit).

• Jenis 4 kawat dengan komplemantari output (4 wire type complementary output).

  

  Jenis 4 kawat dengan komplemantari output (4 wire type complementary output).

4 kawat 24 VDC NO dan NC/PNP atau NPN : Diproteksi terhadap polaritas balik sumber tegangan. Diproteksi terhadap beban lebih (over- load) dan terhadap hubungan singkat (short- circuit).

Monitoring putaran.

Aplikasi Pendeteksi :

• Underspeed
• Slip
• Overload

  

  Aplikasi sensor proximity induktif

Capasitif Proximity Sensor :
Capasitif proximity sensor (untuk beragam jenis objek ) bekerja berdasarkan perubahan kapasitansi yang disebabkan oleh ada tidaknya benda dimuka sensingnya. Sensor ini digunakan untuk aplikasi-aplikasi dimana objek yang akan dideteksi tidak dapat disentuh atau jarak semsornya tiadak terlalu jauh (sampai dengan 6 cm).

Keuntungan dari deteksi kapasitif :

• Tidak ada kontak fisik dengan objek yang dideteksi.
• Operasi kerja tinggi.
• Solid state, tidak ada bagian yang bergerak (dapat dilakukan perbaikan secara bebas).
• Berbagai objek yang terdeteksi terlepas dari bahan atau konduktifitas, sebagai contoh : logam, mineral, kayu, plastik, card board, kaca, kulit, kramik, cairan dan sebagainya.

Prinsip kerja kapasitif proximity sensor untuk mendeteksi beragam jenis objek, pada dasarnya terdiri dari oscilatoryang mana kapasitor dengan 2 elektroda ditempatkan didepan sensornya. Pada udara terbuka (Er= 1), kapasitansi kapasitor adalah Co. Er adalah konstanta dielektronik, yang mana tergantung pada objeknya. Semua bahan jika Er > 2 akan terdeteksi.

Kondisi tanpa objek (target).

Jika objek dari berbagai bahan (Er < 2)melewati permukaan sensing dari sensor akan terjadi perubahan kapasitansi (C1) .

Perbedaan kapasitansi (C1 > C0) memicu terjadinya oscilasi ini akan menyebabkan pergantian output bekerja dan memberikan sinyal output.

Kondisi dengan objek (target) non logam atau logam

Jarak sensor nominal Sn, sama dengan untuk induktif proximity sensor, jarak nominal sensor menggunakan perhitungan standar suatu target luas permukaan logam atau non logam dengan ketebalan 1 mm, ukuran luas plat sama dengan permukaan sensor.
Aplikasi

• Kedatangan botol (Bottle arrival).

  

  Kondisi kedatangan botol.

Botol diletakan pada belt konveyor yang bergerak untuk pengisian sensor 1 (untuk objek bahan isolasi) dan sensor 2 (untuk objek bahan konduktif ) keduanya dalam keadaan beroperasi.

• Pengisian botol (bottle Filling)

  

  Kondisi pengisian botol.

Dengan segera botol memasuki daerah deteksi dari sensor 1, proses sensor 2 tetap dalam keadaan tidak beroperasi.

• Pengisian selesai (filling complete)

  

  Kondisi pengisian botol selesai.

Sensor 2 mendeteksi apabila telah mencapai pada level yang digunakan proses pengisian berhenti.