Fungsi Resistor 250 Ω pada pada sistem kontrol PLC/DCS

Analog input pada PLC/DCS sering menggunakan loop arus 4–20 mA untuk mentransmisikan sinyal sensor (misalnya temperatur, tekanan, level). Dalam loop 4–20 mA ini diperlukan sebuah resistor beban (load resistor) 250 Ω untuk mengubah sinyal arus menjadi tegangan yang dapat diukur oleh modul input. Dengan resistor 250 Ω, arus 4 mA menghasilkan tegangan drop 1 V (0,004 A×250 Ω) dan arus 20 mA menghasilkan 5 V (0,020 A×250 Ω). Karena banyak modul input PLC mengharapkan sinyal 1–5 V, penggunaan resistor 250 Ω adalah standar (sesuai ISA/ANSI) untuk menghasilkan rentang tegangan tersebut. Sekalipun nilai standar 250 Ω, modul dengan rentang tegangan lain (misalnya 0–10 V) bisa menggunakan resistor 500 Ω untuk mendapatkan 2–10 V. Pada dasarnya, resistor 250 Ω ini berfungsi mengubah sinyal loop arus menjadi tegangan agar analog input PLC/DCS bisa membacanya.

Gambar: Skema loop 4–20 mA standar dengan resistor 250 Ω sebagai beban (Rreceiver) di input. Transmitter 4–20 mA diberi tegangan 24 VDC, dan arus loop lalu “mengalir” melalui resistor 250 Ω sehingga dihasilkan sinyal 1–5 V untuk modul input.

Lokasi Resistor 250 Ω: Internal Modul vs Eksternal

Resistor 250 Ω dapat ditempatkan di beberapa lokasi dalam sistem kontrol:

• Di dalam modul I/O PLC/DCS: Banyak kartu input analog modern sudah menyertakan resistor 250 Ω di dalam rangkaian inputnya. Dengan adanya resistor internal ini, kartu analog dapat langsung mengukur arus 4–20 mA dan mengubahnya menjadi tegangan 1–5 V. Misalnya, beberapa modul seperti PACSystems RX3i menyebutkan “Analog Current Input Modules have an internal 250 Ω resistor across the input terminals”. Artinya, arus loop langsung diubah menjadi tegangan internal oleh modul tersebut. Jika modul analog dikonfigurasi sebagai input arus (4–20 mA), resistor internal ini dipakai secara otomatis. Jika modul memiliki jumper pilihan mode, pengguna bisa mengaktifkan/mematikan resistor ini sesuai kebutuhan.
• Di dalam barrier/marshalling: Dalam instalasi industrial DCS yang menggunakan panel marshalling, terutama sistem intrinsik aman (IS), isolator sinyal atau barrier sering menyediakan resistor 250 Ω bawaan. Hal ini memungkinkan sinyal 4–20 mA diubah menjadi 1–5 V sebelum melewati pengaman intrinsik. Misalnya posting LinkedIn menjelaskan bahwa “inside Barriers (Marshalling Cabinet) … often come with a built-in 250 Ω resistor”.
• Eksternal (di lapangan): Jika modul input PLC/DCS tidak punya resistor internal atau jika desain loop mengharuskan resistor terpasang di luar (misalnya tidak ada barrier, atau modul hanya menerima tegangan), maka resistor 250 Ω harus dipasang secara eksternal. Umumnya resistor eksternal ini ditempatkan dekat modul input PLC agar gangguan (noise) dan drop tegangan kawat minimal. Buku pedoman BAPI menyebutkan bahwa jika loop diukur sebagai tegangan 0–5 V, harus ada resistor 250 Ω terpasang di input (dari analog input ke ground). Bila loop dikonfigurasi 0–10 V, nilai beban 500 Ω yang diperlukan. Dengan kata lain, bila modul analog tidak mendukung input arus 4–20 mA secara langsung, kita pasang resistor 250 Ω eksternal agar pembacaan sinyal tetap berada di rentang 1–5 V.

Secara ringkas, lokasi resistor 250 Ω dapat berupa di modul input (sistem cabinet), di marshalling/barrier, atau di instalasi eksternal, tergantung desain dan kebutuhan keselamatan sistem.

Konfigurasi Input Analog dan Pengaktifan Resistor

Banyak modul analog input PLC/DCS dilengkapi pilihan konfigurasi via jumper atau DIP switch untuk memilih mode input dan resistor beban. Misalnya modul Allen-Bradley lama 1771-IFE memiliki jumper konfigurasi yang dapat memilih rentang 1–5 V atau 4–20 mA. Modul semacam ini akan menghubungkan atau memutus jalur resistor internal tergantung pilihan. Artikel teknis RealPars juga menjelaskan bahwa “resistor is often inside the PLC module and switched in by a jumper or connection position”. Artinya, saat menginginkan mode arus (4–20 mA), jumper diaktifkan agar resistor 250 Ω tersambung; jika ingin mode tegangan (misalnya sensor memberi sinyal 1–5 V langsung), resistor internal bisa dimatikan. Pada beberapa modul baru, pemilihan ini terkadang dapat diatur lewat software juga.

Sebagai contoh, modul DeltaV atau module AB lain mungkin memiliki papan sirkuit dengan jumper Jx yang harus dihubungkan untuk mengaktifkan resistor 250 Ω pada setiap saluran. Jika penggantinya disetel untuk input voltase, resistor itu biasanya akan dibuka (off) agar sinyal tegangan murni tidak tereduksi. Pengguna perlu merujuk manual modul spesifik untuk letak jumper dan cara setelnya. Prinsip umumnya: jumpers atau setting menentukan apakah input analog menggunakan resistor beban atau tidak.

Diagram Wiring Loop dengan dan tanpa Resistor Internal

Berikut ilustrasi skema penyambungan loop 4–20 mA:

• Tanpa resistor internal (external resistor): Sensor/transmitter arus 4–20 mA diberi sumber daya 24 VDC. Output transmitter (arus loop) dialirkan ke modul input PLC yang mendukung mode arus. Jika modul tidak punya resistor bawaan, maka resistor 250 Ω perlu dipasang secara eksternal, biasanya antara terminal input (+AI) dan ground (–AI) PLC. Gambar berikut menunjukkan komponen loop standar (sensor, transmitter, sumber, kawat loop, dan penerima/analog input) tanpa menonjolkan resistor internal.

Gambar: Contoh loop 4–20 mA standar. Sinyal arus (4–20 mA) mengalir melalui sensor, transmitter, kabel loop, dan kembali ke input analog (PLC/DCS). Resistor beban dapat berupa internal modul atau resistor eksternal (tidak terlihat di gambar). Komponen “Receiver” menggambarkan modul PLC yang mengubah arus menjadi tegangan (1–5 V) untuk pemrosesan selanjutnya.

• Dengan resistor internal (drop 250 Ω di modul): Jika modul PLC beroperasi pada mode tegangan (membaca 1–5 V) dengan resistor internal, maka loop 4–20 mA disambungkan langsung ke modul tersebut. Resistor 250 Ω sudah terpasang di dalam modul, sehingga setiap arus loop menghasilkan tegangan di terminal inputnya. Skema berikut menampilkan resistor 250 Ω sebagai Rreceiver di modul analog:

Gambar: Skema loop 4–20 mA dengan resistor 250 Ω di modul input (Receiver). Arus 4–20 mA dari transmitter menimbulkan tegangan 1–5 V pada resistor beban internal, yang kemudian dibaca oleh analog input PLC/DCS.

Pada kedua kasus di atas, sambungan negatif akhir loop (ground) kembali ke sumber daya 24 V. Perhatikan bahwa pada gambar kedua kita tidak perlu menambahkan resistor eksternal karena sudah ada di modul. Sebaliknya, jika modul analog diatur hanya untuk tegangan tanpa resistor internal, kita wajib menambah resistor 250 Ω eksternal seperti pada ilustrasi pertama. Konfigurasi jumper/setting modul akan menentukan gambar mana yang sebenarnya terjadi pada instalasi Anda.

Contoh Implementasi: Pengukuran Temperatur dengan Transmitter 4–20 mA

Sebagai contoh nyata, bayangkan kita ingin mengukur temperatur menggunakan sensor RTD (misalnya PT100) yang memiliki transmitter 2-wire dengan output 4–20 mA. Misalnya rentang pengukuran 0–100 °C diset ke 4–20 mA. Terminal +24 V dari catu daya disambungkan ke input + transmitter, lalu output – transmitter (4–20 mA) dihubungkan ke input analog PLC. Jika modul PLC di mode arus (dengan resistor internal 250 Ω), kita tidak perlu resistor eksternal – cukup sambungkan garis loop (lihat gambar di atas). PLC lalu membaca tegangan 1–5 V yang proporsional dengan temperatur. Misalnya, pada 0 °C loop mengalir 4 mA → di resistor internal terukur 1 V, pada 100 °C loop 20 mA → terukur 5 V. PLC mengkonversi 1–5 V ini kembali menjadi nilai temperatur melalui pemetaan yang sudah dikalibrasi.

Namun jika modul analog hanya menerima tegangan, kita harus menambahkan resistor 250 Ω di ujung input. Skema pengkabelan di lapangan adalah: +24 V → transmitter (+); transmitter (–) → resistor 250 Ω eksternal → input analog (+); terminal analog (–) kembali ke –24 V. Dengan demikian, resistor eksternal menghasilkan 1–5 V pada input PLC sesuai arus loop. Contoh implementasi lain, misalnya transmitter level atau pressure 4–20 mA, konsepnya sama: pasang catu daya loop 24 V, sambungkan loop ke modul melalui resistor 250 Ω (internal atau eksternal) dan konfigurasikan modul sesuai jenis masukan.

Kesimpulan

Resistor 250 Ω dalam loop 4–20 mA pada sistem PLC/DCS sangat krusial untuk konversi sinyal arus ke tegangan 1–5 V yang dibutuhkan modul analog. Resistor ini bisa berada di dalam barrier (marshalling), di modul I/O (internal), atau dipasang eksternal di loop. Banyak modul analog menyediakan jumper/konfigurasi untuk mengaktifkan atau menonaktifkan resistor internal agar sesuai dengan jenis input (arus atau tegangan). Penting bagi pengguna dan teknisi otomasi untuk memahami posisi resistor ini dalam instalasi mereka, agar pengukuran analog dapat berjalan akurat. Contoh di atas (pengukuran temperatur) menunjukkan aplikasi praktis bagaimana sinyal 4–20 mA dari transmitter diubah menjadi tegangan yang dapat diproses PLC. Dengan pemahaman ini, instalasi loop 4–20 mA menjadi lebih jelas dan dapat dioperasikan dengan benar dalam sistem otomasi industri.