KARYA TULIS
ILMIAH
ALAT UJI PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL(PLC)
MULTIVENDOR DENGAN INTERFACE BERBASIS APLIKASI Qt
DiSUSUN OLEH:
FITRI
ZAKIYATUL HIDAYAH (13650022)
UNIVERSITAS
NEGERI ISLAM (UIN) MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG
KATA PENGANTAR
Segala
puji bagi Allah yang telah mencurahkan segala rahmat serta segenap hidayahnya
hingga saya dapat menyusun karya tulis ilmiah dengan judul “ALAT UJI
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL(PLC) MULTIVENDOR DENGAN INTERFACE BERBASIS APLIKASI
Qt” untuk melengkapi tugas orientasi jurusan teknik informatika (STATIK). Dan
tak lupa sholawat serta salam tercurahkan kepada nabi Muhammad SAW yang telah
membawa kita pada agama yang benar. Segala curah terimakasih saya kepada
segenap guru yang telah memberikan segenap pengetahuan yang sampai kini
bermanfaat bagi saya. Apabila terdapat salah penyusunan kata dalam karya tulis
ilmiah ini. Maka saya mohon maaf atas segenap kesalahannya, karena manusia
tidaklah tercipta sempurna.
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Di
pasaran, suatu miniatur real plant merupakan suatu barang yang mahal untuk kebanyakan
orang. Khususnya bagi seseorang yang ingin mempelajari control otomatis
yang terdapat pada berbagai industri. Berbagai plant yang terdapat di
industri merupakan sesuatu yang sangat sulit untuk dicari karena merupakan
produk lama dari suatu vendor dan tidak diproduksi lagi. Namun terkadang, di
indusri plant itu merupakan suatu produk baru, yang harganya relatif mahal.
Sehingga tidak mungkinkan sebuah instantsi untuk membeli plant tersebut.
Untuk
mengatasi hal tersebut,modul interface ini dibuat,dimungkinkan bagi setiap
siswa/teknisi mampu mengontrol miniature
plant yang terdapat pada dunia industri melalui animasi / interface.
Prinsipnya yaitu menggunakan mikrokontroler untuk menghubungkan PLC ke PC dengan menggunakan Komunikasi
serial RS 232. Dalam hal monitoring pada PC(Personal Computer), digunakan
pemrograman baru yaitu Qt. Dalam pembuatan aplikasinya, Qt dapat
digunakan/dijalankan pada platform yang berbeda. Baik Windows, Linux maupun
pada Mac.
B.
PERUMUSAN
MASALAH
Masalah yang
menjadi bahasan proyek ini adalah bagaimana membuat suatu aplikasi desain
miniatur real plant dengan aplikasi Qt Jadi ,dalam hal ini pengetahuan
dalam bahasa C sangat diperlukan.
Mengingat Qt menggunakan bahasa pemrograman C++.
Adapun permasalahan lain , yaitu dalam
perancangan prototype interface
sebagai alat uji pemprograman kontroler adalah sebagai berikut :
a.
Pembuatan sistem input dan
output berupa data digital ( digital input,
digital output ), maupun analog ( Analog input , Analog Output ), dalam
bentuk modul yang tercakup dalam satu board yang terdapat mikrokontroler dan
dilengkapi dengan sistem komunikasi.
b.
Pengiriman dan penerimaan data
logika pada mikrokontroler ATmega 128 sebagai proses utama pada sistem.
c.
Pembuatan sistem komunikasi
yang bisa menghubungkan antara PC dengan PLC dengan protokol yang mudah
dipahami.
C.
TUJUAN
Tujuan dari proyek ini adalah untuk mermudahkan
operator di industri dalam perancangan suatu real plant yang akan dikontrol
melalui animasi yang dibuat dengan aplikasi Qt Framework
D.
LUARAN YANG DIHARAPKAN
Setelah
berakhirnya pengerjaan proyek ini, diharapkan para operator industri dapat
dengan mudah membuat suatu plant yang akan dikontrol dengan menggunakan desain
animasi plantnya.
E.
KEGUNAAN
Kegunaan
program bagi mahasiswa adalah:
a. Meningkatkan kualitas mahasiswa itu sendiri agar
profesional dalam pengembangan inovasi dalam teknologi.
b. Melatih kepekaan mahasiswa dalam setiep
permasalahn yang ada di masyarakat, khususnya industri.
c. Melatih kemampuan mahasiswa dalam
mengimplementasikan ilmu-lmu elektronika.
Sedangkan kegunaan bagi industri adalah:
a. Membantu operator dalam merancang dan membuat
suatu desain animasi plant yang kondisinya sama dengan plant yang sebenarnya. Sehingga
memperkecil biaya untuk pembuatan miniatur real plant yang asli.
A.
TINJAUAN
PUSTAKA
Adapun landasan teori yang dapat
menunjang dalam pembuatan prototype
interface sebagai alat uji pemprograman kontroller. Yaitu Mikrokontroler, komunikasi serial, PLC, dan Code Vision
AVR.
1.1 Qt Framework
Qt Framework sudah sejak lama digunakan
untuk mengembangkan aplikasi lintas platform. Qt sendiri dibuat pada tahun 1996
oleh perusahaan dari Swedia yang bernama Trolltech. Karena sifatnya yang lintas
platform kita dapat membuat kode yang
sama, yang dapat dijalankan pada terget platform yang berbeda. Qt medukung
pengembangan dua bahasa utama yaitu Object Oriented C++ dan Java.
Beberapa aplikasi ternama yang
dikembangkan dengan menggunakan Qt Framework diantaranya Google Earth Map
application, VLC media player, KDE desktop environment,dll.
1.2 Mikrokontroler ATmega 128
Mikrokontroler
ATmega 128 merupakan mikrokontroler keluarga AVR yang mempunyai kapasitas flash
memori 128KB. AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) merupakan seri
mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced
Instruction Set Computer).Secara umum, AVR dapat terbagi menjadi 4 kelas, yaitu
keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga AT-Mega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya
yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan
fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, bisa dikatakan
hampir sama. Semua jenis AVR dilengkapi dengan flash memori sebagai
memori program. Kapasitas dari flash memori ini berbeda
antara chip yang satu dengan chipyang lain. Tergantung dari
jenis IC yang digunakan. Untuk flash memori yang paling kecil adalah
1 kbytes (ATtiny11, ATtiny12, dan ATtiny15) dan paling besar adalah 128 kbytes
(AT-mega128).
Mikrokontroler
yang telah dilengkapi EEPROM sebesar 4Kbyte didalam chipnya. EEPROM ini
terpisah dari flash memory AVR, dan dapat ditulis, baca per byte. Untuk dapat
mengakses EEPROM ini perlu mengatur register-register dan fuse bit. Untuk
mencegah kesalahan dalam penulisan dan pembacaan EEPROM diusahakan power supply
yang digunakan cukup stabil.
Gambar 4.1.
Penampang Mikrokontroler ATmega 128
1.3 Input dan output
Semua port
AVR mempunyai fungsi Read dan write ketika digunakan sebagai digital I/O port.
Ini berarti bahwa arah dari satu port pin dapat diubah tanpa sengaja mengubah
arah dari setiap pin lain dengan instruksi SBI dan CBI. Hal yang sama berlaku
ketika mengubah nilai drive (jika dikonfigurasi sebagai output) atau
mengaktifkan/ menonaktifkan dari pull-up resistor (jika dikonfigurasi sebagai
input). Masing-masing memiliki karakteristik output buffer drive simetris
dengan kedua high sink dan kemampuan sumber. Driver pin cukup kuat untuk
menyalakan LED secara langsung. Semua port pin secara terpisah telah dipilih
pull-up resistor dengan variasi tahanan supply-tegangan.
Saluran
I/O sebanyak 56 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D, Port E, Port F dan
Port G. Sedangkan Port yang saya gunakan pada mikro ini adalah Port A dan Port
C sebagai output, dan Port B dan Port D sebagai input.
1.4
Programmable Logic Controllers ( PLC )
(PLC) adalah komputer elektronik yang mudah digunakan (user
friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat
kesulitan yang beraneka ragam.Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai
berikut :
1. Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk
menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah diubah-ubah fungsi atau
kegunaannya.
2. Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara
aritmatik dan logic (ALU), yakni melakukan operasi membandingkan, menjumlahkan,
mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya.
3. Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur
proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.
PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu
rangkaian relay sequensial dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram,
alat ini juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak
memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini
memiliki bahasa pemrograman yang mudah dipahami dan dapat dioperasikan bila
program yang telah dibuat dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis
PLC yang digunakan sudah dimasukkan.Alat ini bekerja berdasarkan input-input
yang ada dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian
akan meng-ON atau meng-OFF kan output-output. 1 menunjukkan bahwa keadaan yang
diharapkan terpenuhi sedangkan 0 berarti keadaan yang diharapkan tidak
terpenuhi. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki
output banyak.
1.5 Komunikasi
Serial
Pada prinsipnya,
komunikasi serial ialah
komunikasi dimana pengiriman data
dilakukan per bit, sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi parallel
seperti pada port
printer yang mampu
mengirim 8 bit sekaligus dalam sekali detak.
Penjelasan
Umum :
Sistem transmisi sinyal RS232 menggunakan
level tegangan dengan respek to sistem common (power ground). Tipe ini bagus
untuk komunikasi data secara satu-satu (point to point communicationt). RS232
port pada PC hanya dipertukkan untuk satu alat (single device). Misal : com1
digunakan untuk mouse port sedangkan com2 digunakan untuk modem. Syarat sinyal
RS232 dapat berfungsi adalah dengan hubungan ke ground antara PC dengan alat
(common ground). Jarak maksimal jalur komunikasi sangat terbatas hanya 100/200
kaki untuk komunikasi sinkron. Kecepatan transfer data RS232 cukup rendah,
kecepatan maksimal hanya 19200 bits/detik. Singkatannya RS232 hanya
Gambar
4.4. Pin
Configuration RS232 9 Pin
Untuk komunikasi area lokal dan hanya untuk
satu driver dan satu receiver. RS232 pada PC mempunyai dua jenis konektor,
yaitu konektor dengan 25 pin (BD25) dan konektor dengan 9 pin (DB9). Pada
dasarnya hanya 3 pin yang terpakai, yaitu pin kirim, pin terima dan ground.
Dalam setiap proses transfer data serial, RS232 memerlukan sebuah Data Terminal
Equipment (DTE) dan Data Communication Equipment (DCE) pada masing-masing
terminal. Pengiriman data
Pada komunikasi data serial pada dasarnya yang
dikirimkan adalah tegangan dan kemudian dibaca dalam bit. Besar level
tegangannya adalah antara -25 volt sampai dengan +25 volt. Untuk bit dengan
logika 1 maka besar level tegangannya adalah antara -3 volt sampai -25 volt,
sedangkan untuk bit dengan logika 0 maka besar level tegangannya antara +3 volt
sampai +25 volt.
Karakteristik Sinyal port Serial
sinyal komunikasi serial yang banyak digunakan
adalah Standar RS232 yang dikembangkan oleh Electronic Industri Association
(EIA/TIA) yang pertama kali dipublikasikan pada tahun 1962.Ini terjadi jauh
sebelum IC TTL populer sehingga sinyal ini tidak ada hubungan sama sekali
dengan level tegangan IC TTL.Standar
ini hanya menyangkut komunikasi antara (Data Terminal Equipment – DTE) dengan alat
– alat pelengkap komputer (Data Circuit Terminating Equipment – DCE). Standar
sinyal RS232 memiliki ketentuan level tegangan sebagai berikut :
1. Logika 1 disebut ‘Mark’ terletak antara -3
Volt sampai -25 Volt
2. Logika ‘0’ disebut ‘space’ terletak antara +3
Volt samapai +25 Volt.
3. Daerah tegangan antara -3 Volt sampai +3 Volt
adalah invalid level, yaitu daerah tegangan yang tidak memiliki level logika
pasti sehingga harus dihindari. Demikian
juga level tegangan dibawah -25 Volt dan diatas +25 Volt juga harus dihindari
karena bisa merusak line driver pada saluran RS232.
Gambar
dibawah adalah contoh
level tegangan RS232
pada pengiriman huruf “A” dalam format ASCII tanpa bit paritas.
Gambar 4.7. Level
pengiriman data karakter “A”
H. METODE PELAKSANAAN
Perancangan dan pembuatan prototype interface sebagai alat uji pemprograman kontroler dimulai dengan
beberapa prosedur sebagai berikut :
Studi literature
Hal ini dilakukan untuk memahami konsep
dasar dan analisa tentang proses kerja serta komunikasi mikrokontroler terhadap
PLC dan PC secara bergantian. Permulaan dari sistem ini yaitu PC mengirim data
ke mikrokontroler melalui serial ( RS
232 ) yang akan diteruskan ke PLC. Komunikasi ini membutuhkan suatu protokol
agar mikro bisa memahami data yang dikim oleh PC. Kemudian PLC akan mengolah data
sesuai program dan diterima oleh mikro yang akan dikirim ke PC berupa data
melalui komunikasi serial.
Pembuatan
prototipe interface
Sistem komunikasi yang dibangun terdiri dari
perangkat keras dan perangkat
lunak. Perangkat keras dan
perangkat lunak dibuat setelah melalui proses perancangan
sesuai dengan sistem yang telah dirancang. Pembuatan perangkat keras
dari sistem ini terdiri dari modul minimum sistem AT Mega
128, komunikasi serial RS232, dan modul input/output
sebagai panel untuk menyambungkan hardware dengan PLC yang digunakan. Sedangkan pembuatan perangkat
lunak yaitu pemrograman pada mikrokontroler menggunakan CV AVR.
1.
Perencanaan dan
pembuatan protokol komunikasi serta disain miniatur plant berbasis PC ( interface ).
Perencanaan
yang akan dikerjakan pada tugas akhir ini adalah pada bagian pertama yaitu
pembuatan minimum sistem. Pengerjaan Minum system terbagi menjadi 2 yaitu
pembuatan minimum sistem dengan ATmega 128 dan modul interface I/O sebanyak 32 I/O (optocoupler
),dimana masing – masing 16 input dan 16 output.
●16
Input dari interface yang dihubungkan
dengan output PLC atau kontroler
lainnya.
●16 Output dari interface yang dihubungkan
dengan input PLC atau kontroler lainnya.
Untuk pembuatan minimum system sendiri menggunakan IC ATmega 128,yang memiliki 64-Pin. IC ATmega 128 Merupakan ATmega Jenis SMD ( Surface Mount Device )
Pada konfigurasi di atas bahwa rangkaian minimum system membutuhkan sistem daya 5 volt. Karena rangkaian minimum system bekerja antara 0-5 volt . dan juga pembuatan komunikasi interface RS 232 ke TTL ataupun sebaliknya dari TTL ke RS 232 yang digunakan untuk antarmuka dari minimum system k PC. Untuk PLC sebagai program logic control memiliki output-input 0-24 volt.
Perencanaan Hardware
Target dari tugas akhir ini yaitu menciptakan sebuah
miniatur real plant yang
disimulasikan pada sebuah PC dalam bentuk animasi-animasi yang menyerupai plant
sebenarnya.
Gambar 4.12 Perencanaan Hardware
Gambar diatas adalah contoh dari miniatur real plant dengan mikrokontroler yang difungsikan sebagai interface alat uji. Pada gambar diatas Sebuah traffic light dan juga mesin conveyor
dapat dijalankan dengan menggunakan PLC.
Pembuatan interface
meliputi :
1.
Pembuatan
minimum sistem ATmega 128 dan komunikasi serial
2.
Pembuatan
rangkaian Digital input
3.
Pembuatan
rangkaian Digital output
4.
Pembuatan
rangkaian Analog input
5.
Pembuatan
rangkaian Analog output
Pembuatan Minimum sistem ATmega 128 dan juga
komunikasi serial ialah sebagai interface
yaitu dari mikrokontroler ke PC. Sedangkan Rangkaian digital input,digital
output dan analog input , analog output
untuk proses interface dari
mikrokontroler ke PLC.
Pengujian prototipe interface
Dilakukan pengujian
perangkat keras dan
perangkat lunak. Pengujian
meliputi kemampuan data receiver melalui serial dari PC ke
mikrokontroler dan selanjutnya
data dikirim ke PLC. Pengujian ini berkaitan dengan pengujian keakuratan
data, sehingga data yang sampai ke mikro
seperti data yang diinginkan oleh PC. Pengujian
selanjutnya yaitu kemampuan data transmiter
dari mikro yang sebelumnya telah menerima data dari PLC ke PC melalui
komunikasi serial.
DAFTAR PUSTAKA
[1] G,Brian, Elektro
Tech. 2005. Diakses 19 Desember 2005 dari forum PWM to DC converter?
http://www.electro-tech-online.com/electronic-projects-design-ideas-reviews/19086-pwm-dc-converter.html
[2]
Ibnu Budir, Komunikasi Serial Mikrokontroler Dengan PC. 2007. Diakses 11
Desember 2007 dari artikel Ibnu Budir
http://bnubudir.files.wordpress.com
[3] Indonesian
Science Forum , Forum Sains. 2008.
Diakses 27 Oktober 2007 dari PLC (Programmable
Logic Controller)
www.forumsains.com/index.php?page=36
[4] Indoskripsi,
Mikrokontroller. 2009. Diakses 20
Maret 2009 http://one.indoskripsi.com/node/331
http://en.wordpress.com/tag/mikrokontroler/
[6] Saheed,
Sekilas tentang Mikrokontroler ATMega-128.
2010. Diakses Pebruari 2010, dari
Catatan Saheed http://saheed.students-blog.undip.ac.id/2010/02/10/sekilas-tentang-mikrokontroler-atmega-128/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar