Pemahaman Fungsi Digital dan Analog Pada Perangkat PLC

Seorang engineering yang akan melakukan design sebuah program logic untuk sebuah proses disebuah industri tentunya sudah memahami fungsi digital input, fungsi digital output maupun analog input dan analog output. Kita semua tahu bahwa Programmable Logic Controller (PLC) mempunyai fungsi digital yang beraneka ragam yang pasti untuk lebih memudahkan user dalam membangun suatu programming building.

Salah satu fungsi digital dan analog dari perangkat PLC adalah menerima (Input) dan mengirimkan (Output) dalam bentuk sinyal untuk proses pengolahan data selanjutnya.

Pada PLC terdapat 2 jenis fungsi digital input dan Output.

Nilai dari sinyal Input dan Output yang ada tersebut, dibagi menjadi dua jenis, yaitu:

1.Sinyal Input dan Output dalam bentuk Digital
2.Sinyal Input dan Output dalam bentuk Analog

Fungsi digital input maupun output merupakan data digital yang merupakan bilangan biner ( 0 dan 1 ), dengan artian bahwa nilai 0 mewakili dari nol volt sedangkan 1 mewakili nilai volt.

Untuk memahami secara detail bahwa kita dapat menggunakan sebuah saklar, atau push-button untuk menghubungkan atau memutus jalur sumber tegangan. Karena kita hanya memiliki “0” dan “1”, ini berarti keduanya hanya dapat digunakan untuk “ON” dan “OFF”.

Sedangkan fungsi digital output sebagai contoh paling sederhana dari output digital adalah bola lampu. Output akan menyalakan bola lampu atau mematikan bola lampu. Contoh lain dapat ditemukan pada kontak dalam relay, solenoid valve, lampu, atau contoh lain yang dapat beroperasi dengan kondisi ON atau OFF.

Berbicara mengenai teknologi maju seperti robotika, digital input, digital output, dan pemrosesan digital lebih unggul daripada analog.

Simak penjelasannya dibawah ini:

1. Karena kita harus membuat program untuk robot, kita memerlukan komputer. Dan seperti yang telah kalian ketahui, komputer menggunakan pemrosesan data digital.
2. Data digital memiliki gangguan elektrik (noise) lebih sedikit ketika proses transmisi data.
3. Pemrosesan data digital memiliki biaya operasi lebih murah daripada pemrosesan data analog dan memiliki aplikasi yang lebih luas.

Sangat berbeda dengan fungsi digital input, analog input dapat menerima perubahan berkelanjutan bergantung pada kecepatan elektron (hampir secara instan). Tentu saja, tidak seperti fungsi digital input yang menggunakan tegangan konstan sebagai data, analog input menggunakan tegangan yang bervariasi antara 0-100% bergantung pada tegangan maksimum.

Andaikan kita memiliki tegangan masukan DC 10V maka analog input dapat bervariasi antara 0-10 VDC atau 0-100% dari 10 VDC. Sebagai contohnya, kita dapat menggunakan range tegangan ini dengan potensiometer. Ketika potensiometer memiliki 50% resistansi maka akan menghasilkan 5 VDC (50% dari tegangan maksimum VDC). Jika resistansi mencapai 90% maka tegangan akan menjadi 9 VDC (90% dari tegangan maksimum VDC). Skala pembagian ini dapat kita atur sesuai keinginan kita.

Sama seperti analog input, analog output juga menghasilkan hasil berkelanjutan. Jika input berubah, maka output juga berubah hampir secara instan. Implementasi output analog dapat dilihat pada meteran seperti voltmeter, ammeter, ohmmeter, meteran tekanan, meteran ketinggian air, dan lain-lain.

Selain keunggulan digital I/O pada teknologi maju, dunia kita secara mayoritas memiliki analog I/O dan akan selalu seperti itu. Tetapi ada trik rahasia untuk mengurangi gangguan elektrik pada data analog, kita perlu mengubahnya ke data digital segera. Metode ini dapat diperoleh dengan Analog to Digital Converter (ADC).

Contoh Perbedaan Digital I/O dengan Analog I/O

Kita dapat membedakan antara analog I/O dan digital I/O melalui sensor dan pemrosesan sinyal keduanya. Sebagai ilustrasi kita dapat menggunakan kontrol ketinggian air. Kontrol ketinggian air ini akan memberi tahu kita apakah air di dalam tangki air sudah penuh atau belum. Tentu saja, menggunakan digital I/O atau analog I/O akan memberikan hasil yang berbeda. Perlu diingat bahwa data digital hanya memiliki nilai “0” dan “1”. Di sisi lain, data analog dapat bervariasi dalam range data antara 0 dan 1.

Contoh Sensor analog Input dengan digital Input

Ilustrasikan kita ingin menciptakan kontrol ketinggian air untuk keperluan sendiri. Kalian dapat memilih antara fungsi analog input atau fungsi digital input. Input analog berarti kalian ingin mengetahui ketinggian air pada saat itu. Sebaliknya, fungsi digital input berarti kalian hanya ingin mengetahui apakah tangki air penuh atau tidak.

1.Sensor digital input: saklar sederhana yang terhubung ke pelampung dapat mendeteksi apakah tangki air penuh atau tidak. Pelampung diletakkan pada titik tertentu di bawah mulut tangki air. Ketika air mendorong pelampung, hal itu kana mengubah posisi saklar dari 0 ke 1 atau sebaliknya. Kita dapat mengatur 0 untuk indikator kosong dan mengatur 1 untuk indikator penuh atau sebaliknya.

2.Sensor input analog: potensiometer geser (slider potentiometer) terhubung ke pelampung dapat memberikan kita ketinggian air dalam tangki air. Pelampung akan menggerakkan slider ke atas dan ke bawah sesuai ketinggian air. Potensiometer geser ini terhubung ke sumber tegangan dan menghasilkan tegangan keluaran dengan nilai variabel antara 0-100%. Dengan nilai variabel, kita dapat tahu ketinggian air dengan akurat. Kita dapat memperoleh ini dengan mengkonversi data ke tampilan LCD dengan mikrokontroler. Hal ini dikenal dengan Analog to Digital Converter.

Nantinya, kita dapat menghubungkan ini lebih jauh dengan indikator lampu darurat, LCD, speaker, dan bahkan motor pompa air. Contoh-contoh ini adalah keluaran analog yang dapat kita pasang dengan mudah.

1. Lampu darurat. Ketika tangki air penuh, lampu berwarna merah dapat menyala. Jika tangki air tidak penuh, lampu berwarna hijau dapat menyala.
2. Speaker atau sirine. Ketika tangki air penuh, kontroler dapat menyalakan sirine. Jika tangki air tidak penuh, kontroler dapat mematikan sirine.
3. Motor pompa air. Ketika tangki air penuh, kontroler dapat mematikan motor. Ketika tangki air tidak penuh, kontroler dapat menyalakan motor. Kita juga dapat mengatur kecepatan motor sesuai dengan ketinggian air. Kita dapat mempercepat atau memperlambat kecepatan motor.
4. Kita dapat menggunakan tampilan LCD untuk menunjukkan kondisi tangki air atau bahkan menunjukkan nilai yang bervariasi jika menggunakan input analog.

Dalam proses data Analog I/O dengan Digital I/O dapat kita bandingkan:

Setelah membandingkan input analog dan input digital, kita akan berdiskusi waktu pemprosesan data analog dan digital.

1. Data analog diproses secara berkelanjutan. Setiap saat input berubah, output juga akan berubah. Delay waktu bergantung pada kecepatan elektron yang mana kita sudah tahu hampir tidak mungkin tahu delay waktunya.
2. Data digital diproses dalam waktu diskrit (discrete time). Delay waktu bergantung pada datasheet perangkat yang digunakan. Delay waktu dihitung dari frekuensi sampling, yang bergantung pada crystal atau komponen clock dalam perangkat tersebut.

Melihat kembali pada kontrol ketinggian air, aplikasi dari potensiometer geser dapat ditemukan pada pemrosesan fungsi analog dan fungsi digital:

1. Potensiometer geser dengan pemrosesan data analog: karena pemrosesan analog adalah berkelanjutan, setiap perubahan pada ketinggian air dapat terdeteksi oleh pelampung dan hasil dari potensiometer dapat ditampilkan pada tampilan LCD. Tampilan LCD dapat menunjukkan hasil antara 0-100% dari tingkat kepenuhan tangki air.
2. Potensiometer geser dengan pemrosesan data digital: karena pemrosesan digital adalah diskrit dan menghasilkan data biner “0” dan “1”, kita tidak dapat menampilkan ketinggian air dengan nilai 0-100%. Kita dapat membagi nilai potensiometer menjadi 4 bagian dengan membagi nilai tegangan menjadi 0, 25%, 50%, 75%, dan 100%. Nilai persentase ini diwakilkan dengan bilangan biner 0, 1, 2, dan 3. Kita dapat menampilkan 4 nilai persentase ini menggunakan LCD.