- 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
- 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)
- 2. PLC Reference System (Pump P-101)
- 3. Equipment Configuration
- 4. PLC Signal Definition
- 5. Signal Naming Convention (WAJIB UNTUK LADDER DESIGN)
- 6. Master I/O List (BASELINE ENGINEERING)
- 7. Basic Control Logic Concept
- 8. Signal Flow dalam PLC Siemens S7
- 9. Sequence of Operation
- 10. Master Control Logic Map
- Hubungan Bab 8–10 dengan Tahap Berikutnya
- 11. Tag System (Complete Definition)
- 12. Struktur 8 Layer Control Logic
- 13. Detail Layer-by-Layer
- Hubungan Bab 11–13 dengan Tahap Berikutnya
- 14. Master Logic Hierarchy
- 15. FB101 Network Breakdown
- Tujuan Network Breakdown
- Prinsip Mapping
- 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
- Prinsip Penting Network
- Hubungan dengan Scan Cycle
- Implikasi Engineering
- 16. Full Ladder Design (CORE DESIGN SECTION)
- 17. Logic Flow Summary
- 18. Final Architecture
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:
Read Input
- PLC membaca seluruh input (digital & analog)
- Disimpan dalam Process Image Input
Execute Logic
- OB1 dieksekusi
- OB1 memanggil FB101
- Semua network ladder di dalam FB101 dijalankan berurutan
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_LATCHtetap ON karena disimpan di DB- Timer (
TON) bekerja karena dievaluasi setiap scan - Feedback seperti
MTR_RUN_FBdibandingkan 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
| Block | Memory | Typical Use | Relevance di Artikel |
|---|---|---|---|
| OB | No | Program flow | OB1 main scan |
| FB | Yes | Equipment control | FB101 Pump |
| FC | No | Utility function | Tidak digunakan |
| DB | Yes | Data storage | DB101 |
✓ 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:
| Signal | Domain Penggunaan |
|---|---|
| PB_START | Command handling |
| PB_STOP | Stop logic |
| MCC_RDY | Permissive |
| OL_TRIP | Trip |
| XV101_OPEN | Permissive |
| XV102_OPEN | Sequence |
| MTR_RUN_FB | Feedback & validation |
| LSL101 | Permissive / Trip |
6.2 Analog Input
- PT101_PV (AIW64)
✓ Peran dalam Logic
Analog input ini tidak digunakan secara langsung sebagai ON/OFF, tetapi melalui interpretasi:
| Kondisi | Penggunaan |
|---|---|
| PT101_PV < Low_SP | Alarm |
| PT101_PV < LowLow_SP | Trip |
✓ 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
| Output | Fungsi |
|---|---|
| MTR_START_CMD | Menggerakkan motor |
| ALM_P101 | Memberi alarm |
| TRIP_P101 | Proteksi shutdown |
| START_FAIL_ALM | Indikasi 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:
- Command diterima
- 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
| Aspek | Permissive | Trip |
|---|---|---|
| Waktu | sebelum start | saat running |
| Fungsi | izin start | paksa stop |
| Efek | block start | stop 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
- START ditekan → coil aktif
- Contact dari coil sendiri menjaga tetap ON
- 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
- Semua keputusan terjadi di FB101
- Input tidak real-time berubah dalam satu scan
- Output hanya berubah setelah seluruh logic selesai
9. Sequence of Operation
- Operator menekan START
- PLC membaca input pada scan cycle
- FB101 mengevaluasi permissive
- PLC mengirim output start
- Motor running feedback muncul
- 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:
- Input Conditioning
- Command Handling
- Permissive Logic
- Start/Stop Latch Logic
- Trip / Interlock Logic
- Alarm Logic
- Start Failure Detection
- 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
| Layer | Network |
|---|---|
| Input Conditioning | Network 1 |
| Command Handling | Network 2 |
| Permissive | Network 3 |
| Latch | Network 4 |
| Trip | Network 5 |
| Alarm | Network 6 |
| Start Failure | Network 7 |
| Sequence | Network 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.