Mx
Published on

Siemens S7 Ladder Logic Design for Pump Control - A Structured Engineering Approach Using Master Control Logic Map

Authors

Siemens S7 Ladder Logic Design for Pump Control: A Structured Engineering Approach Using Master Control Logic Map



1. Siemens S7 Implementation Structure (ENTRY POINT LADDER DESIGN)

1.1 Arsitektur Dasar Siemens S7

Pada Siemens S7, desain ladder tidak dapat dipisahkan dari struktur program. Oleh karena itu, sebelum menulis ladder diagram, engineer harus memahami bagaimana PLC mengeksekusi program.

Struktur dasar yang digunakan:

  • OB1 sebagai cyclic execution
  • FB sebagai equipment logic
  • DB sebagai instance data
  • Relasi:
OB1 → FB101 → DB101

✓ Konteks Engineering

Struktur ini menunjukkan bahwa:

  • OB1 adalah titik masuk utama program
  • FB101 berisi seluruh logic kontrol Pump P-101
  • DB101 menyimpan seluruh data yang digunakan oleh FB tersebut

Dalam konteks ladder design:

  • Ladder tidak ditulis langsung di OB1
  • Ladder utama ditempatkan di FB101
  • Semua memory (latch, timer, status) disimpan di DB101

Pendekatan ini adalah praktik standar Siemens S7 untuk modular equipment control.


1.2 PLC Scan Cycle (Cyclic Execution Model)

PLC Siemens S7 bekerja berdasarkan prinsip cyclic scan, yang merupakan fondasi utama dalam memahami perilaku ladder logic.

1. Read Input (Process Image Input)
2. Execute Logic (OB1 → FB101)
3. Write Output (Process Image Output)

✓ Mekanisme Operasi

PLC menjalankan loop berikut secara terus menerus:

  1. Read Input

    • PLC membaca seluruh input (digital & analog)
    • Disimpan dalam Process Image Input
  2. Execute Logic

    • OB1 dieksekusi
    • OB1 memanggil FB101
    • Semua network ladder di dalam FB101 dijalankan berurutan
  3. Write Output

    • Hasil logic ditulis ke Process Image Output
    • Output dikirim ke field device

✓ Implikasi terhadap Ladder Design

Beberapa prinsip penting:

  • PLC bekerja secara loop (cyclic)
  • Semua network ladder dieksekusi setiap scan
  • Urutan network = urutan eksekusi

Artinya:

  • Network 1 akan selalu dieksekusi sebelum Network 2
  • Status yang dihasilkan di awal akan mempengaruhi logic berikutnya dalam scan yang sama

✓ Memory dalam Scan Cycle

Memory disimpan di:

  • FB internal memory
  • DB instance data

Contoh implikasi:

  • RUN_LATCH tetap ON karena disimpan di DB
  • Timer (TON) bekerja karena dievaluasi setiap scan
  • Feedback seperti MTR_RUN_FB dibandingkan setiap cycle

Tanpa memahami scan cycle, engineer tidak dapat memahami:

  • bagaimana latch bekerja
  • bagaimana permissive dievaluasi
  • bagaimana trip memutus output

1.3 Penjelasan Block dalam Siemens S7

Struktur Siemens S7 terdiri dari beberapa jenis block yang memiliki fungsi berbeda dalam desain ladder.


✓ OB (Organization Block)

  • Entry point eksekusi PLC
  • OB1 sebagai main cyclic scan

✓ Peran dalam Artikel

  • OB1 hanya menjalankan program secara berulang
  • Tidak digunakan untuk menulis detail control logic pump

✓ FB (Function Block)

  • Logic dengan memory (stateful)
  • Digunakan untuk equipment control (Pump P-101)

✓ Karakteristik

  • Memiliki internal memory

  • Dapat dipanggil berulang dengan instance berbeda

  • Cocok untuk equipment seperti:

    • pump
    • compressor
    • fan

✓ Peran dalam Artikel

  • FB101 = seluruh logic Pump P-101
  • Semua ladder utama berada di sini

✓ DB (Data Block)

  • Penyimpanan data instance

  • Menyimpan:

    • latch
    • timer
    • parameter

✓ Karakteristik

  • Terhubung langsung dengan FB
  • Menyimpan nilai antar scan

✓ Peran dalam Artikel

  • DB101 menyimpan seluruh state Pump P-101

  • Contoh:

    • RUN_LATCH
    • status alarm
    • timer start failure

✓ FC (Function)

  • Logic tanpa memory (stateless)
  • Digunakan untuk utility function

✓ Karakteristik

  • Tidak menyimpan state
  • Output hanya bergantung pada input saat itu

✓ Peran dalam Artikel

  • Tidak digunakan dalam desain ini
  • Semua logic ditempatkan di FB agar state tersimpan

1.4 Komparasi OB vs FB vs FC vs DB

BlockMemoryTypical UseRelevance di Artikel
OBNoProgram flowOB1 main scan
FBYesEquipment controlFB101 Pump
FCNoUtility functionTidak digunakan
DBYesData storageDB101

✓ Implikasi terhadap Design

  • Logic kontrol utama → FB
  • Data → DB
  • Flow eksekusi → OB

Ini memastikan:

  • modular
  • scalable
  • mudah di-maintain

1.5 Struktur Implementasi pada Artikel

Struktur final yang digunakan:

OB1
 └── CALL FB101, DB101

✓ Interpretasi Engineering

  • OB1 tidak mengandung logic kompleks
  • FB101 adalah pusat seluruh control
  • DB101 adalah penyimpan state

✓ Konsekuensi terhadap Ladder Design

  • Semua network ladder berada di FB101
  • Urutan network menentukan alur logika
  • Semua variable internal harus berada di DB101

2. PLC Reference System (Pump P-101)

2.1 Sistem Referensi

Sistem referensi dalam artikel ini adalah:

  • Centrifugal Pump P-101
  • PLC Siemens S7

✓ Tujuan Penggunaan Reference System

  • Menjaga konsistensi seluruh pembahasan
  • Menghindari perubahan equipment
  • Menjadikan artikel sebagai model tetap

2.2 Peran PLC

PLC bertanggung jawab untuk:

  • membaca sinyal instrument
  • mengeksekusi ladder logic control
  • mengirim perintah ke motor starter

✓ Interpretasi Engineering

PLC berfungsi sebagai:

  • decision maker
  • logic executor
  • interface antara field dan equipment

2.3 Konteks Industri

Sistem ini mewakili equipment umum di industri:

  • cooling water pump
  • transfer pump
  • utility pump

✓ Implikasi

Artinya:

  • logic yang dibuat bersifat generalizable
  • dapat digunakan sebagai template di berbagai plant

3. Equipment Configuration

Konfigurasi peralatan dalam sistem:

  • P-101 Centrifugal Pump
  • M-101 Electric Motor
  • XV-101 Suction Valve
  • XV-102 Discharge Valve
  • Motor melalui MCC

Hubungan Antar Equipment

✓ 1. Pump (P-101)

  • Equipment utama
  • Digunakan untuk memindahkan fluida

✓ 2. Motor (M-101)

  • Penggerak pump
  • Dikontrol oleh MCC

✓ 3. MCC (Motor Control Center)

  • Interface antara PLC dan motor
  • Menerima perintah start dari PLC

✓ 4. Valve

  • XV-101 (Suction)
  • XV-102 (Discharge)

Digunakan untuk memastikan kondisi operasi aman sebelum pump dijalankan


Implikasi terhadap Ladder Design

Konfigurasi ini menentukan:

  • jumlah input/output
  • permissive logic
  • trip condition
  • interlock

Contoh:

  • Pump tidak boleh start jika suction valve tidak open
  • Motor tidak boleh jalan jika MCC tidak ready

Hubungan dengan Struktur PLC

Semua equipment ini:

  • diwakili oleh signal (input/output)
  • diproses di FB101
  • disimpan statusnya di DB101

4. PLC Signal Definition

Bagian ini mendefinisikan seluruh sinyal yang digunakan dalam sistem. Semua ladder logic yang akan dibangun pada FB101 sepenuhnya bergantung pada definisi sinyal ini.

Tanpa pemahaman yang tepat terhadap signal definition, engineer tidak dapat:

  • membaca ladder
  • menelusuri fault
  • memahami hubungan antara field dan logic

4.1 Digital Input

  • PB_START (I0.0)
  • PB_STOP (I0.1)
  • MCC_RDY (I0.2)
  • OL_TRIP (I0.3)
  • XV101_OPEN (I0.4)
  • XV102_OPEN (I0.5)
  • MTR_RUN_FB (I0.6)
  • LSL101 / LOW_SUCT_PRESS (I0.7)

Interpretasi Engineering Digital Input

Digital input adalah sinyal binary (0/1) yang dibaca PLC dari field device.

✓ 1. PB_START (I0.0)

  • Sumber: push button
  • Fungsi: memberikan perintah start
  • Tipe: momentary signal

✓ 2. PB_STOP (I0.1)

  • Sumber: push button
  • Fungsi: menghentikan operasi
  • Karakteristik: memiliki prioritas tinggi (stop priority)

✓ 3. MCC_RDY (I0.2)

  • Menunjukkan MCC siap menerima start
  • Digunakan sebagai permissive utama

✓ 4. OL_TRIP (I0.3)

  • Sinyal overload dari motor
  • Digunakan sebagai trip condition
  • Harus langsung memutus operasi

✓ 5. XV101_OPEN (I0.4)

  • Feedback valve suction terbuka
  • Digunakan dalam permissive

✓ 6. XV102_OPEN (I0.5)

  • Feedback valve discharge terbuka
  • Digunakan dalam interlock/sequence

✓ 7. MTR_RUN_FB (I0.6)

  • Feedback motor benar-benar running

  • Digunakan untuk:

    • validasi start
    • sequence
    • start failure detection

✓ 8. LSL101 / LOW_SUCT_PRESS (I0.7)

  • Indikasi kondisi tidak aman (low level / low pressure)

  • Digunakan sebagai:

    • permissive (prevent start)
    • trip (jika diklasifikasikan lebih lanjut)

Prinsip Penting Digital Input

Semua digital input adalah:

field reality → representasi di PLC

Artinya:

  • PLC tidak “mengerti” pump
  • PLC hanya membaca bit 0 atau 1

4.2 Digital Output

  • MTR_START_CMD (Q0.0)
  • ALM_P101 (Q0.1)
  • TRIP_P101 (Q0.2)
  • START_FAIL_ALM (Q0.3)

Interpretasi Engineering Digital Output

Digital output adalah sinyal dari PLC menuju equipment.


✓ 1. MTR_START_CMD (Q0.0)

  • Perintah start ke MCC
  • Output utama dari ladder
  • Dikontrol oleh RUN_LATCH

✓ 2. ALM_P101 (Q0.1)

  • Alarm umum pump
  • Digunakan untuk operator awareness
  • Tidak selalu menghentikan pump

✓ 3. TRIP_P101 (Q0.2)

  • Output trip
  • Digunakan untuk protective shutdown
  • Harus aktif pada kondisi kritis

✓ 4. START_FAIL_ALM (Q0.3)

  • Alarm kegagalan start
  • Diaktifkan jika motor tidak running setelah command

Prinsip Penting Digital Output

PLC decision → aksi ke equipment

Semua output adalah hasil evaluasi logic di FB101.


4.3 Analog Input

  • PT101_PV (AIW64)

Interpretasi Engineering Analog Input

✓ PT101_PV (AIW64)

  • Sumber: pressure transmitter suction

  • Tipe: analog (continuous value)

  • Digunakan untuk:

    • alarm (low pressure)
    • trip (low-low pressure)

Karakteristik Analog Signal

Berbeda dengan digital:

  • tidak langsung ON/OFF
  • perlu dibandingkan dengan threshold

Contoh:

PT101_PV < Low_SP → pressure low
PT101_PV < LowLow_SP → trip

Implikasi terhadap Ladder Design

  • Analog input tidak langsung digunakan

  • Harus melalui:

    • scaling
    • comparison (CMP)
    • threshold logic

5. Signal Naming Convention (WAJIB UNTUK LADDER DESIGN)

Bagian ini adalah salah satu elemen paling kritikal dalam design ladder.

Kesalahan naming akan menyebabkan:

  • logic sulit dibaca
  • troubleshooting sulit
  • inkonsistensi antar engineer

5.1 Field Signal

Field signal adalah representasi langsung dari peralatan lapangan.

Contoh:

  • PB_START
  • PB_STOP
  • MCC_RDY
  • OL_TRIP
  • XV101_OPEN
  • MTR_RUN_FB
  • PT101_PV

✓ Karakteristik

  • mencerminkan kondisi fisik
  • tidak mengandung interpretasi logic
  • langsung berasal dari input module

5.2 Conditioned Signal

Conditioned signal adalah hasil interpretasi dari field signal.

Contoh (akan digunakan di bab berikutnya):

  • MCC_HEALTHY
  • SUCT_VALVE_READY
  • MOTOR_FEEDBACK_ON
  • SUCT_PRESS_LOW

✓ Fungsi

  • menjembatani raw signal dengan logic
  • membuat ladder lebih readable
  • menghindari penggunaan raw signal secara langsung di semua network

5.3 Internal Logic

Internal logic adalah hasil keputusan PLC.

Contoh:

  • CMD_START_REQ
  • CMD_STOP_REQ
  • RUN_LATCH
  • PERMISSIVE_OK
  • TRIP_ACTIVE
  • ALARM_ACTIVE
  • START_FAIL_ACTIVE

✓ Karakteristik

  • tidak berasal dari field
  • dibentuk oleh ladder logic
  • disimpan di FB/DB

5.4 Sequence Tag

Digunakan untuk integrasi dengan sequence control.

Contoh:

  • SEQ_START_REQ
  • SEQ_READY
  • SEQ_RUNNING
  • SEQ_TRIP

✓ Fungsi

  • menghubungkan pump dengan sistem yang lebih besar
  • memungkinkan operasi berurutan

⚠️ Aturan (WAJIB DIPATUHI)

  • Tidak boleh rename tag
  • Konsistensi absolut

Implikasi Engineering

Jika satu tag berubah:

  • seluruh ladder bisa tidak sinkron
  • dokumentasi tidak valid
  • integrasi antar sistem gagal

Prinsip Final Naming

1 signal = 1 arti = 1 nama tetap

6. Master I/O List (BASELINE ENGINEERING)

Master I/O List adalah referensi tunggal seluruh signal dalam sistem. Semua ladder logic di FB101 harus mengacu secara langsung dan konsisten ke daftar ini.

Bagian ini bukan sekadar daftar, tetapi merupakan:

  • dasar desain logic
  • dasar mapping field ke PLC
  • dasar troubleshooting
  • dasar integrasi antar sistem

6.1 Digital Input

Digital input yang digunakan dalam sistem:

  • PB_START (I0.0)
  • PB_STOP (I0.1)
  • MCC_RDY (I0.2)
  • OL_TRIP (I0.3)
  • XV101_OPEN (I0.4)
  • XV102_OPEN (I0.5)
  • MTR_RUN_FB (I0.6)
  • LSL101 / LOW_SUCT_PRESS (I0.7)

✓ Peran dalam Logic

Digital input ini akan digunakan pada beberapa domain logic:

SignalDomain Penggunaan
PB_STARTCommand handling
PB_STOPStop logic
MCC_RDYPermissive
OL_TRIPTrip
XV101_OPENPermissive
XV102_OPENSequence
MTR_RUN_FBFeedback & validation
LSL101Permissive / Trip

6.2 Analog Input

  • PT101_PV (AIW64)

✓ Peran dalam Logic

Analog input ini tidak digunakan secara langsung sebagai ON/OFF, tetapi melalui interpretasi:

KondisiPenggunaan
PT101_PV < Low_SPAlarm
PT101_PV < LowLow_SPTrip

✓ Implikasi Engineering

  • Analog signal harus diproses terlebih dahulu
  • Tidak boleh langsung digunakan sebagai permissive tanpa threshold

6.3 Digital Output

  • MTR_START_CMD (Q0.0)
  • ALM_P101 (Q0.1)
  • TRIP_P101 (Q0.2)
  • START_FAIL_ALM (Q0.3)

✓ Peran dalam Sistem

OutputFungsi
MTR_START_CMDMenggerakkan motor
ALM_P101Memberi alarm
TRIP_P101Proteksi shutdown
START_FAIL_ALMIndikasi kegagalan start

6.4 Internal Logic Tags

Internal tag adalah hasil dari pemrosesan logic di dalam PLC.

  • CMD_START_REQ
  • CMD_STOP_REQ
  • RUN_LATCH
  • PERMISSIVE_OK
  • TRIP_ACTIVE
  • ALARM_ACTIVE
  • START_FAIL_ACTIVE
  • SEQ_START_REQ
  • REMOTE_START_REQ
  • LOCAL_MODE
  • REMOTE_MODE
  • SUCT_PRESS_LOW
  • SUCT_PRESS_LOWLOW
  • TANK_LEVEL_LOW
  • MCC_HEALTHY
  • SUCT_VALVE_READY
  • DISC_VALVE_READY
  • MOTOR_FEEDBACK_ON
  • SEQ_READY
  • SEQ_RUNNING
  • SEQ_TRIP

✓ Klasifikasi Internal Tag

Untuk memudahkan pemahaman:

✓ 1. Command Layer

  • CMD_START_REQ
  • CMD_STOP_REQ

✓ 2. Status Layer

  • RUN_LATCH
  • PERMISSIVE_OK
  • TRIP_ACTIVE
  • ALARM_ACTIVE
  • START_FAIL_ACTIVE

✓ 3. Conditioned Signal

  • MCC_HEALTHY
  • SUCT_VALVE_READY
  • DISC_VALVE_READY
  • MOTOR_FEEDBACK_ON
  • SUCT_PRESS_LOW
  • SUCT_PRESS_LOWLOW
  • TANK_LEVEL_LOW

✓ 4. Sequence Interface

  • SEQ_START_REQ
  • SEQ_READY
  • SEQ_RUNNING
  • SEQ_TRIP

Prinsip Master I/O List

Semua ladder = kombinasi dari I/O + internal tag

Tidak ada logic di luar daftar ini.


Implikasi terhadap Ladder Design

  • Semua contact dan coil harus berasal dari daftar ini
  • Tidak boleh ada tag tambahan
  • Tidak boleh ada interpretasi bebas di luar definisi

7. Basic Control Logic Concept

Bagian ini adalah transisi dari daftar signal menjadi cara berpikir control system.

Di sinilah engineer mulai memahami:

  • bagaimana PLC mengambil keputusan
  • bagaimana signal diubah menjadi aksi
  • bagaimana ladder akan dibentuk

7.1 Start Logic

Logika dasar start:

START command
AND permissive satisfied
→ motor start

✓ Struktur Engineering

Start tidak langsung mengaktifkan motor. Harus melalui dua tahap:

  1. Command diterima
  2. Permissive diverifikasi

✓ Representasi Konseptual

CMD_START_REQ AND PERMISSIVE_OK → RUN

✓ Implikasi

  • PB_START tidak langsung mengaktifkan motor
  • Harus melalui logic internal (CMD_START_REQ)
  • Harus melewati permissive (PERMISSIVE_OK)

7.2 Permissive Conditions

Permissive adalah kondisi yang harus terpenuhi sebelum start diizinkan.


✓ Definisi

Motor hanya boleh start jika semua kondisi aman terpenuhi

✓ Contoh Permissive

  • MCC ready
  • Suction valve open
  • Tidak ada overload
  • Suction pressure normal

✓ Representasi Logic

PERMISSIVE_OK =
MCC_RDY
AND XV101_OPEN
AND NOT OL_TRIP
AND pressure normal

✓ Prinsip Penting

Permissive adalah:

  • authorization, bukan proteksi
  • diperiksa sebelum start
  • tidak selalu menghentikan motor saat running

✓ Perbedaan dengan Trip

AspekPermissiveTrip
Waktusebelum startsaat running
Fungsiizin startpaksa stop
Efekblock startstop langsung

7.3 Seal-in Concept

Seal-in adalah konsep dasar dalam ladder untuk mempertahankan kondisi ON.


✓ Struktur Dasar

START PB                  STOP PB
----] [---------------+----]/[------( )---- MTR_START
                      |
 seal-in ----] [------+

✓ Prinsip Kerja

  1. START ditekan → coil aktif
  2. Contact dari coil sendiri menjaga tetap ON
  3. STOP memutus rangkaian

✓ Interpretasi Engineering

Seal-in menghasilkan:

memory state (RUN_LATCH)

✓ Hubungan dengan Internal Tag

Dalam sistem ini:

  • Seal-in direpresentasikan oleh RUN_LATCH
  • Bukan langsung coil output

✓ Implikasi terhadap Design

  • Motor tetap running tanpa harus menahan tombol START
  • Status disimpan di DB (bukan hanya kondisi input)

✓ Hubungan dengan Scan Cycle

Karena PLC bekerja secara cyclic:

  • Seal-in harus disimpan dalam memory
  • Jika tidak, output akan mati di scan berikutnya

8. Signal Flow dalam PLC Siemens S7

FIELD DEVICE
DI / AI module
Process Image Input
OB1 execution
FB101 Pump_Control
Process Image Output
DO module
Motor Starter

Penjelasan Alur Signal

Bagian ini menunjukkan bagaimana sinyal bergerak dari dunia fisik hingga menjadi aksi pada equipment.


1. FIELD DEVICE

Sumber sinyal berasal dari peralatan lapangan:

  • Push button (PB_START, PB_STOP)
  • Valve limit switch (XV101_OPEN, XV102_OPEN)
  • Motor feedback (MTR_RUN_FB)
  • Protection (OL_TRIP)
  • Transmitter (PT101_PV)

2. DI / AI Module

Sinyal dari field masuk ke PLC melalui:

  • Digital Input Module (DI)
  • Analog Input Module (AI)

✓ Fungsi:

  • Mengkonversi sinyal fisik menjadi sinyal listrik
  • Mengubah sinyal menjadi format yang bisa dibaca CPU

3. Process Image Input

Semua input dikumpulkan dalam memori internal PLC:

Process Image Input (PII)

✓ Karakteristik:

  • Snapshot kondisi input pada awal scan
  • Tidak berubah selama satu scan berlangsung

4. OB1 Execution

PLC mulai mengeksekusi program:

  • OB1 dipanggil
  • OB1 menjalankan seluruh program secara cyclic

5. FB101 Pump_Control

Di dalam OB1:

CALL FB101, DB101

✓ Fungsi:

  • Seluruh logic pump dijalankan di sini
  • Semua network (1–8) dieksekusi berurutan

6. Process Image Output

Hasil dari logic disimpan di:

Process Image Output (PIQ)

✓ Karakteristik:

  • Buffer output sebelum dikirim ke field
  • Berisi status akhir setelah semua network dieksekusi

7. DO Module

Digital Output Module:

  • Mengirim sinyal dari PIQ ke peralatan

  • Contoh:

    • MTR_START_CMD → MCC

8. Motor Starter

Output akhir:

  • MCC menerima command
  • Motor mulai beroperasi

Prinsip Penting Signal Flow

Input tidak langsung mempengaruhi output
→ harus melewati logic di FB101

Implikasi terhadap Ladder Design

  1. Semua keputusan terjadi di FB101
  2. Input tidak real-time berubah dalam satu scan
  3. Output hanya berubah setelah seluruh logic selesai

9. Sequence of Operation

  1. Operator menekan START
  2. PLC membaca input pada scan cycle
  3. FB101 mengevaluasi permissive
  4. PLC mengirim output start
  5. Motor running feedback muncul
  6. Pump beroperasi

Interpretasi Engineering per Step

✓ 1. Operator menekan START

  • PB_START berubah dari 0 → 1
  • Masuk ke DI module

✓ 2. PLC membaca input pada scan cycle

  • PB_START masuk ke Process Image Input
  • Dibaca pada awal scan

✓ 3. FB101 mengevaluasi permissive

Logic berikut terjadi:

CMD_START_REQ terbentuk
→ PERMISSIVE_OK diperiksa

Jika tidak terpenuhi:

  • start ditolak

✓ 4. PLC mengirim output start

Jika semua kondisi terpenuhi:

RUN_LATCH = 1
→ MTR_START_CMD = 1

✓ 5. Motor running feedback muncul

  • MCC mengaktifkan motor
  • MTR_RUN_FB berubah menjadi 1

✓ 6. Pump beroperasi

  • Sistem masuk kondisi steady state
  • Logic tetap dievaluasi setiap scan

Prinsip Sequence

Command → Validation → Action → Feedback

Implikasi terhadap Ladder

  • Ladder harus:

    • menangkap command
    • memverifikasi permissive
    • menghasilkan output
    • memvalidasi feedback

10. Master Control Logic Map

10.1 Tujuan

  • kerangka logika utama
  • peta hubungan antar fungsi kontrol

Fungsi Engineering

Master Control Logic Map adalah:

  • blueprint sebelum ladder ditulis
  • struktur tetap seluruh sistem
  • referensi semua network di FB101

10.2 Ruang Lingkup

  • start / stop
  • permissive
  • trip
  • alarm
  • start failure
  • sequence

Interpretasi Ruang Lingkup

✓ 1. Start / Stop

  • bagaimana command diterima
  • bagaimana motor dinyalakan/dimatikan

✓ 2. Permissive

  • kondisi yang harus terpenuhi sebelum start

✓ 3. Trip

  • kondisi proteksi yang memaksa stop

✓ 4. Alarm

  • kondisi abnormal tanpa shutdown

✓ 5. Start Failure

  • deteksi kegagalan start

✓ 6. Sequence

  • integrasi dengan sistem operasi berurutan

Prinsip Master Logic Map

Semua ladder = implementasi dari logic map

Peran dalam Artikel

Bagian ini menjadi:

  • penghubung antara konsep dasar dan implementasi

  • dasar untuk:

    • layer logic (Bab 12–13)
    • network ladder (Bab 15–16)

Implikasi terhadap Design

Tanpa logic map:

  • ladder menjadi tidak terstruktur
  • sulit dikembangkan
  • sulit di-maintain

Dengan logic map:

  • setiap fungsi punya tempat jelas
  • setiap network punya tujuan spesifik
  • seluruh sistem konsisten

Hubungan Bab 8–10 dengan Tahap Berikutnya

Bagian ini menyatukan:

Signal → Flow → Sequence → Logic Map

Yang akan dilanjutkan menjadi:

Logic Map → Layer → Network → Ladder

11. Tag System (Complete Definition)

Bagian ini mengkonsolidasikan seluruh tag yang digunakan dalam sistem menjadi satu struktur yang konsisten dan siap digunakan dalam logic map dan ladder.

Semua tag yang digunakan pada FB101 harus berada dalam sistem ini.


11.1 Digital Input

Digital input yang digunakan:

  • PB_START
  • PB_STOP
  • MCC_RDY
  • OL_TRIP
  • XV101_OPEN
  • XV102_OPEN
  • MTR_RUN_FB
  • LSL101

✓ Fungsi dalam Logic

Digital input digunakan sebagai:

  • sumber command (PB_START, PB_STOP)
  • permissive (MCC_RDY, XV101_OPEN)
  • trip (OL_TRIP)
  • feedback (MTR_RUN_FB)
  • proteksi kondisi proses (LSL101)

11.2 Analog Input

  • PT101_PV

✓ Fungsi dalam Logic

Analog input digunakan untuk membentuk:

  • SUCT_PRESS_LOW
  • SUCT_PRESS_LOWLOW

melalui perbandingan dengan threshold.


11.3 Digital Output

  • MTR_START_CMD
  • ALM_P101
  • TRIP_P101
  • START_FAIL_ALM

✓ Fungsi dalam Sistem

  • MTR_START_CMD → command utama ke motor
  • ALM_P101 → alarm operator
  • TRIP_P101 → shutdown protektif
  • START_FAIL_ALM → indikasi kegagalan start

11.4 Internal Bits

  • CMD_START_REQ
  • CMD_STOP_REQ
  • RUN_LATCH
  • PERMISSIVE_OK
  • TRIP_ACTIVE
  • ALARM_ACTIVE
  • START_FAIL_ACTIVE
  • SEQ_START_REQ
  • REMOTE_START_REQ
  • LOCAL_MODE
  • REMOTE_MODE
  • SUCT_PRESS_LOW
  • SUCT_PRESS_LOWLOW
  • TANK_LEVEL_LOW
  • MCC_HEALTHY
  • SUCT_VALVE_READY
  • DISC_VALVE_READY
  • MOTOR_FEEDBACK_ON
  • SEQ_READY
  • SEQ_RUNNING
  • SEQ_TRIP

Klasifikasi Engineering Internal Bits

✓ 1. Command Logic

  • CMD_START_REQ
  • CMD_STOP_REQ

✓ 2. State / Memory

  • RUN_LATCH
  • TRIP_ACTIVE
  • ALARM_ACTIVE
  • START_FAIL_ACTIVE

✓ 3. Conditioned Signal

  • MCC_HEALTHY
  • SUCT_VALVE_READY
  • DISC_VALVE_READY
  • MOTOR_FEEDBACK_ON
  • SUCT_PRESS_LOW
  • SUCT_PRESS_LOWLOW
  • TANK_LEVEL_LOW

✓ 4. System Interface

  • SEQ_START_REQ
  • SEQ_READY
  • SEQ_RUNNING
  • SEQ_TRIP

Prinsip Tag System

Semua logic hanya boleh menggunakan tag yang sudah didefinisikan

Tidak ada tag tambahan di luar sistem ini.


12. Struktur 8 Layer Control Logic

Struktur control logic dibagi menjadi 8 layer tetap:

  1. Input Conditioning
  2. Command Handling
  3. Permissive Logic
  4. Start/Stop Latch Logic
  5. Trip / Interlock Logic
  6. Alarm Logic
  7. Start Failure Detection
  8. Sequence Interface

Tujuan Pembagian Layer

Pembagian ini bertujuan untuk:

  • memisahkan fungsi logic
  • menghindari pencampuran keputusan
  • membuat ladder modular dan terstruktur

Prinsip Layer

Setiap layer memiliki fungsi tunggal dan output spesifik

Alur Antar Layer

Input → Command → Permissive → Latch → Trip → Alarm → StartFail → Sequence

Implikasi terhadap Ladder

  • Setiap layer akan menjadi group network
  • Urutan layer = urutan network di FB101
  • Tidak boleh diacak

13. Detail Layer-by-Layer

Bagian ini menjelaskan setiap layer secara detail sebagai dasar desain ladder.


13.1 Input Conditioning

✓ Tujuan

Mengubah raw signal menjadi status logic yang siap digunakan.


✓ Input

  • MCC_RDY
  • XV101_OPEN
  • XV102_OPEN
  • MTR_RUN_FB
  • LSL101
  • PT101_PV

✓ Output

  • MCC_HEALTHY
  • SUCT_VALVE_READY
  • DISC_VALVE_READY
  • MOTOR_FEEDBACK_ON
  • TANK_LEVEL_LOW
  • SUCT_PRESS_LOW
  • SUCT_PRESS_LOWLOW

✓ Contoh Hubungan

MCC_RDY = 1 → MCC_HEALTHY
XV101_OPEN = 1 → SUCT_VALVE_READY
MTR_RUN_FB = 1 → MOTOR_FEEDBACK_ON
PT101_PV < Low_SP → SUCT_PRESS_LOW

13.2 Command Handling

✓ Tujuan

Menggabungkan semua sumber command menjadi satu sinyal internal.


✓ Start Request

CMD_START_REQ =
(PB_START OR REMOTE_START_REQ OR SEQ_START_REQ)
AND NOT CMD_STOP_REQ

✓ Stop Request

CMD_STOP_REQ =
PB_STOP
OR TRIP_ACTIVE

✓ Prinsip

  • command tidak langsung menggerakkan output
  • harus melalui internal bit

13.3 Permissive Logic

✓ Tujuan

Menentukan apakah pump boleh start.


✓ Logic

PERMISSIVE_OK =
MCC_HEALTHY
AND SUCT_VALVE_READY
AND NOT TANK_LEVEL_LOW
AND NOT SUCT_PRESS_LOWLOW
AND NOT OL_TRIP
AND NOT TRIP_ACTIVE

✓ Prinsip

  • permissive = authorization
  • bukan proteksi langsung

13.4 Start/Stop Latch Logic

✓ Tujuan

Menyimpan status run secara persistent.


✓ Set Latch

RUN_LATCH =
CMD_START_REQ
AND PERMISSIVE_OK
AND NOT TRIP_ACTIVE

✓ Reset Latch

RUN_LATCH reset jika:
CMD_STOP_REQ
OR TRIP_ACTIVE

✓ Output

MTR_START_CMD = RUN_LATCH AND NOT TRIP_ACTIVE

13.5 Trip Logic

✓ Tujuan

Menghentikan pump secara protektif.


✓ Logic

TRIP_ACTIVE =
OL_TRIP
OR SUCT_PRESS_LOWLOW
OR (RUN_LATCH AND NOT MCC_HEALTHY)

✓ Response

  • reset RUN_LATCH
  • aktifkan TRIP_P101

13.6 Alarm Logic

✓ Tujuan

Memberikan warning tanpa menghentikan operasi.


✓ Logic

ALARM_ACTIVE =
SUCT_PRESS_LOW
OR START_FAIL_ACTIVE
OR (CMD_START_REQ AND NOT PERMISSIVE_OK)

✓ Output

ALM_P101 = ALARM_ACTIVE

13.7 Start Failure Detection

✓ Tujuan

Mendeteksi motor gagal running setelah start.


✓ Logic

START_FAIL_ACTIVE =
(MTR_START_CMD AND NOT MOTOR_FEEDBACK_ON)
for certain delay

✓ Implementasi

  • menggunakan timer TON
  • delay = StartFailDelay

✓ Response

  • aktifkan alarm
  • reset RUN_LATCH

13.8 Sequence Interface

✓ Tujuan

Menghubungkan pump ke sistem sequence.


✓ Logic

SEQ_READY =
PERMISSIVE_OK
AND NOT TRIP_ACTIVE
SEQ_RUNNING =
MOTOR_FEEDBACK_ON
SEQ_TRIP =
TRIP_ACTIVE
OR START_FAIL_ACTIVE

Hubungan Antar Layer

Input Conditioning
→ Command Handling
→ Permissive
→ Latch
→ Trip
→ Alarm
→ Start Failure
→ Sequence

Implikasi Engineering

  • Tidak boleh menggabungkan layer
  • Tidak boleh melewati layer
  • Setiap layer harus selesai sebelum layer berikutnya

Hubungan Bab 11–13 dengan Tahap Berikutnya

Bagian ini membentuk:

Tag → Layer → Logic Structure

Yang akan diterjemahkan menjadi:

Logic Structure → Network → Ladder Implementation

14. Master Logic Hierarchy

Struktur lengkap FB101 Pump_Control


Definisi Master Logic Hierarchy

Master Logic Hierarchy adalah representasi struktur logika secara keseluruhan di dalam FB101 yang menunjukkan:

  • hubungan antar layer
  • urutan eksekusi logic
  • grouping fungsi kontrol

Struktur Hierarki FB101

FB101 Pump_Control
├─ A. Input Conditioning
│   ├─ MCC_HEALTHY
│   ├─ SUCT_VALVE_READY
│   ├─ DISC_VALVE_READY
│   ├─ MOTOR_FEEDBACK_ON
│   ├─ SUCT_PRESS_LOW
│   ├─ SUCT_PRESS_LOWLOW
│   └─ TANK_LEVEL_LOW
├─ B. Command Handling
│   ├─ CMD_START_REQ
│   └─ CMD_STOP_REQ
├─ C. Permissive Logic
│   └─ PERMISSIVE_OK
├─ D. Start/Stop Latch Logic
│   ├─ RUN_LATCH
│   └─ MTR_START_CMD
├─ E. Trip Logic
│   ├─ TRIP_ACTIVE
│   └─ TRIP_P101
├─ F. Alarm Logic
│   ├─ ALARM_ACTIVE
│   └─ ALM_P101
├─ G. Start Failure Detection
│   ├─ START_FAIL_ACTIVE
│   └─ START_FAIL_ALM
└─ H. Sequence Interface
    ├─ SEQ_READY
    ├─ SEQ_RUNNING
    └─ SEQ_TRIP

Interpretasi Engineering

Hierarchy ini menunjukkan bahwa:

  • Logic tidak berdiri sendiri
  • Setiap bagian memiliki dependency terhadap bagian sebelumnya

Urutan Dependency

Input → Command → Permissive → Latch → Trip → Alarm → StartFail → Sequence

Fungsi Setiap Level dalam Hierarchy

✓ A. Input Conditioning

  • Membentuk semua status dasar

✓ B. Command Handling

  • Membentuk request start/stop

✓ C. Permissive

  • Menentukan izin start

✓ D. Latch Logic

  • Menyimpan status running

✓ E. Trip Logic

  • Proteksi sistem

✓ F. Alarm Logic

  • Informasi ke operator

✓ G. Start Failure

  • Validasi keberhasilan start

✓ H. Sequence

  • Integrasi sistem

Prinsip Utama Hierarchy

Tidak ada layer yang boleh menggunakan data dari layer setelahnya

Artinya:

  • Permissive tidak boleh bergantung pada latch
  • Input conditioning harus selesai sebelum command handling
  • Trip harus dievaluasi setelah latch tersedia

Implikasi terhadap Ladder Design

  • Setiap level hierarchy akan menjadi kelompok network
  • Urutan hierarchy = urutan network di FB101
  • Tidak boleh diubah tanpa mengubah behaviour sistem

15. FB101 Network Breakdown

Network 1 – Input Conditioning Network 2 – Command Handling Network 3 – Permissive Logic Network 4 – Start/Stop Latch Logic Network 5 – Trip Logic Network 6 – Alarm Logic Network 7 – Start Failure Detection Network 8 – Sequence Interface


Tujuan Network Breakdown

Network breakdown adalah proses:

Logic Layer → Ladder Network

Prinsip Mapping

LayerNetwork
Input ConditioningNetwork 1
Command HandlingNetwork 2
PermissiveNetwork 3
LatchNetwork 4
TripNetwork 5
AlarmNetwork 6
Start FailureNetwork 7
SequenceNetwork 8

Network 1 – Input Conditioning

✓ Fungsi

Mengubah semua raw input menjadi status internal.

✓ Output utama

  • MCC_HEALTHY
  • SUCT_VALVE_READY
  • DISC_VALVE_READY
  • MOTOR_FEEDBACK_ON
  • SUCT_PRESS_LOW
  • SUCT_PRESS_LOWLOW
  • TANK_LEVEL_LOW

Network 2 – Command Handling

✓ Fungsi

Menggabungkan semua sumber command.

✓ Output utama

  • CMD_START_REQ
  • CMD_STOP_REQ

Network 3 – Permissive Logic

✓ Fungsi

Menentukan apakah start diperbolehkan.

✓ Output utama

  • PERMISSIVE_OK

Network 4 – Start/Stop Latch Logic

✓ Fungsi

Menyimpan status running dan menghasilkan output.

✓ Output utama

  • RUN_LATCH
  • MTR_START_CMD

Network 5 – Trip Logic

✓ Fungsi

Melakukan proteksi sistem.

✓ Output utama

  • TRIP_ACTIVE
  • TRIP_P101

Network 6 – Alarm Logic

✓ Fungsi

Membangkitkan alarm.

✓ Output utama

  • ALARM_ACTIVE
  • ALM_P101

Network 7 – Start Failure Detection

✓ Fungsi

Mendeteksi kegagalan start.

✓ Output utama

  • START_FAIL_ACTIVE
  • START_FAIL_ALM

Network 8 – Sequence Interface

✓ Fungsi

Menghubungkan pump ke sequence system.

✓ Output utama

  • SEQ_READY
  • SEQ_RUNNING
  • SEQ_TRIP

Prinsip Penting Network

✓ 1. Urutan Network = Urutan Eksekusi

Network 1 dieksekusi lebih dulu dari Network 2

✓ 2. Tidak boleh lompat dependency

Contoh:

  • Network 3 (Permissive) tidak boleh sebelum Network 1
  • Network 5 (Trip) membutuhkan RUN_LATCH dari Network 4

✓ 3. Setiap Network harus punya fungsi tunggal

  • Tidak boleh mencampur:

    • permissive + trip dalam satu network
    • alarm + latch dalam satu network

Hubungan dengan Scan Cycle

Setiap scan:

Network 1 → Network 2 → ... → Network 8

Semua logic dihitung ulang setiap cycle.


Implikasi Engineering

Dengan struktur ini:

  • ladder menjadi predictable
  • troubleshooting menjadi sistematis
  • perubahan logic tidak merusak keseluruhan sistem

16. Full Ladder Design (CORE DESIGN SECTION)

Bagian ini merupakan translasi langsung dari:

Layer → Hierarchy → Network → Ladder

Semua network berada di dalam:

FB101 Pump_Control

16.1 Network 1 — Input Conditioning

✓ Tujuan

Mengubah raw signal menjadi internal status.


✓ Network 1.1 — MCC healthy

| MCC_RDY |
|----[ ]-----------------------------------------( ) MCC_HEALTHY |

✓ Network 1.2 — Suction valve ready

| XV101_OPEN |
|----[ ]------------------------------------( ) SUCT_VALVE_READY |

✓ Network 1.3 — Discharge valve ready

| XV102_OPEN |
|----[ ]------------------------------------( ) DISC_VALVE_READY |

✓ Network 1.4 — Motor feedback on

| MTR_RUN_FB |
|----[ ]------------------------------------( ) MOTOR_FEEDBACK_ON |

✓ Network 1.5 — Tank level low

| LSL101 |
|----[ ]--------------------------------------( ) TANK_LEVEL_LOW |

✓ Network 1.6 — Suction pressure low

| PT101_PV < Low_SP |
|----[CMP<]-------------------------------( ) SUCT_PRESS_LOW |

✓ Network 1.7 — Suction pressure low-low

| PT101_PV < LowLow_SP |
|----[CMP<]----------------------------( ) SUCT_PRESS_LOWLOW |

16.2 Network 2 — Command Handling

✓ Network 2.1 — Stop request

| PB_STOP |
|----[ ]--------------------------------------|
|                                             |----( ) CMD_STOP_REQ |
| TRIP_ACTIVE |
|----[ ]--------------------------------------|

✓ Network 2.2 — Start request

| PB_START |
|----[ ]--------------------------------------|
|                                             |
| REMOTE_START_REQ |
|----[ ]--------------------------------------|----[/]----( ) CMD_START_REQ |
|                                             | CMD_STOP_REQ
| SEQ_START_REQ |
|----[ ]--------------------------------------|

16.3 Network 3 — Permissive Logic

| MCC_HEALTHY | SUCT_VALVE_READY | /TANK_LEVEL_LOW | /SUCT_PRESS_LOWLOW | /OL_TRIP | /TRIP_ACTIVE |
|----[ ]-------------[ ]---------------[/]----------------[/]---------------[/]-----------[/]----( ) PERMISSIVE_OK |

16.4 Network 4 — Start/Stop Latch Logic

✓ Network 4.1 — Set RUN_LATCH

| CMD_START_REQ | PERMISSIVE_OK | /TRIP_ACTIVE |
|----[ ]-------------[ ]------------[/]--------------------(S) RUN_LATCH |

✓ Network 4.2 — Reset RUN_LATCH

| CMD_STOP_REQ |
|----[ ]--------------------------------------------(R) RUN_LATCH |

Tambahan:

| START_FAIL_ACTIVE |
|----[ ]--------------------------------------------(R) RUN_LATCH |

✓ Network 4.3 — Motor command

| RUN_LATCH | /TRIP_ACTIVE |
|----[ ]---------[/]----------------------------( ) MTR_START_CMD |

16.5 Network 5 — Trip Logic

✓ Network 5.1 — Trip active

| OL_TRIP |
|----[ ]-------------------------------------------|
|                                                  |
| SUCT_PRESS_LOWLOW |
|----[ ]-------------------------------------------|----( ) TRIP_ACTIVE |
|                                                  |
| RUN_LATCH | /MCC_HEALTHY |
|----[ ]--------[/]--------------------------------|

✓ Network 5.2 — Trip output

| TRIP_ACTIVE |
|----[ ]--------------------------------------------( ) TRIP_P101 |

16.6 Network 6 — Alarm Logic

✓ Network 6.1 — Alarm active

| SUCT_PRESS_LOW |
|----[ ]--------------------------------------------|
|                                                    |
| START_FAIL_ACTIVE |
|----[ ]--------------------------------------------|----( ) ALARM_ACTIVE |
|                                                    |
| CMD_START_REQ | /PERMISSIVE_OK |
|----[ ]------------[/]-----------------------------|

✓ Network 6.2 — Alarm output

| ALARM_ACTIVE |
|----[ ]----------------------------------------------( ) ALM_P101 |

16.7 Network 7 — Start Failure Detection

✓ Network 7.1 — TON

| MTR_START_CMD | /MOTOR_FEEDBACK_ON | /TRIP_ACTIVE |
|----[ ]--------------[/]----------------[/]----------------( TON ) |
|                                                           PT = StartFailDelay

✓ Network 7.2 — Start fail active

| TON.Q |
|----[ ]------------------------------------( ) START_FAIL_ACTIVE |

✓ Network 7.3 — Alarm

| START_FAIL_ACTIVE |
|----[ ]--------------------------------------( ) START_FAIL_ALM |

16.8 Network 8 — Sequence Interface

✓ Network 8.1 — Ready

| PERMISSIVE_OK | /TRIP_ACTIVE |
|----[ ]-------------[/]----------------------------( ) SEQ_READY |

✓ Network 8.2 — Running

| MOTOR_FEEDBACK_ON |
|----[ ]-----------------------------------------( ) SEQ_RUNNING |

✓ Network 8.3 — Trip

| TRIP_ACTIVE |
|----[ ]-------------------------------------------|
|                                                  |----( ) SEQ_TRIP |
| START_FAIL_ACTIVE |
|----[ ]-------------------------------------------|

17. Logic Flow Summary

17.1 Start Path

PB_START / REMOTE / SEQ
→ CMD_START_REQ
→ PERMISSIVE_OK
→ RUN_LATCH
→ MTR_START_CMD

17.2 Stop Path

PB_STOP / TRIP_ACTIVE
→ CMD_STOP_REQ
→ RUN_LATCH reset
→ MTR_START_CMD off

17.3 Protective (Trip) Path

OL_TRIP / SUCT_PRESS_LOWLOW / MCC fault
→ TRIP_ACTIVE
→ TRIP_P101
→ RUN_LATCH reset
→ motor stop

17.4 Alarm Path

SUCT_PRESS_LOW / START_FAIL / permissive fail
→ ALARM_ACTIVE
→ ALM_P101

17.5 Start Failure Path

MTR_START_CMD ON
AND no feedback
within delay
→ START_FAIL_ACTIVE
→ START_FAIL_ALM
→ reset RUN_LATCH

17.6 Sequence Path

PERMISSIVE_OK → SEQ_READY
MOTOR_FEEDBACK_ON → SEQ_RUNNING
TRIP / START_FAIL → SEQ_TRIP

18. Final Architecture

OB1
 └── FB101 Pump_Control
      ├── Network 1  Input Conditioning
      ├── Network 2  Command Handling
      ├── Network 3  Permissive Logic
      ├── Network 4  Start/Stop Latch Logic
      ├── Network 5  Trip Logic
      ├── Network 6  Alarm Logic
      ├── Network 7  Start Failure Detection
      └── Network 8  Sequence Interface

Catatan Penyusunan Artikel ini disusun sebagai materi edukasi dan referensi umum berdasarkan berbagai sumber pustaka, praktik lapangan, serta bantuan alat penulisan. Pembaca disarankan untuk melakukan verifikasi lanjutan dan penyesuaian sesuai dengan kondisi serta kebutuhan masing-masing sistem.