bab ii landasan teori -...

5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Sistem SCADA ( Supervisory ,Control And Data Acuisition )

2.1.1 Pengertian SCADA

SCADA merupakan singkatan dari Supervisory Control and Data

Acquisition. SCADA merupakan sebuah sistem yang mengawasi , mengontrol

dan mengumpulkan informasi atau data-data dari lapangan dan kemudian

mengirimkannya ke sebuah komputer pusat (Master Control) yang akan

mengatur dan mengontrol data-data tersebut. Istilah SCADA merujuk pada

sistem pusat keseluruhan. Sistem pusat ini biasanya melakukan pemantauan

data-data dari berbagai macam sensor di lapangan atau bahkan dari tempat-

tempat yang lebih jauh lagi.

Menurut NIST (National Institute of Standards andTechnology) dengan

definisi yang lebih formal, SCADA adalah sistem terdistribusi yang digunakan

untuk mengendalikan aset – aset yang tersebar secara geografis, sering terpisah

ribuan kilometer persegi, dimana kontrol dan akuisisi data terpusat penting bagi

operasi sistem.

Sistem SCADA digunakan diberbagai bidang. Seperti industri,

pembangkit, dan pendistribusian tenaga listrik. SCADA juga digunakan sebagai

pendukung keamanan nasional dan kesiapan keadaan darurat serta perlindungan

prasarana penting di Sistem Komunikasi Nasional.

Sistem pemantauan dan kontrol industri biasanya terdiri dari sebuah pusat

atau master yang biasa dinamakan sebagai master station, master terminal unit

atauMTU, satu atau lebih unit-unit pengumpul dan kontrol data lapangan yang

biasa dinamakan remote station, remote terminal unit atauRTU, jaringan

telekomunikasi data antara MTU dan RTU serta sekumpulan perangkat lunak

yang digunakan untuk memantau dan mengontrol elemen-elemen data-data di

lapangan.

Sistem SCADA terdiri dari sistem open loop dan juga sistem close loop.

6

Sistem SCADA memiliki banyak bagian. Sebuah sistem SCADA biasanya

memiliki perangkat keras sinyal untuk memperoleh dan mengirimkan I/O,

kontroler, jaringan, antarmuka pengguna dalam bentuk HMI (Human Machine

Interface), alat komunikasi dan beberapa perangkat lunak pendukung.

(sumber : http://tokoautomation.com/lang-id/11-cp1l.html)

Gambar 2.1 SCADA PLC OMRON CP1L

Sistem SCADA ( Supervisory Control and Data Acquisition ) bertujuan

untuk membantu perusahaan mendapatkan sistem pengoperasian optimum

sesuai dengan berbagai kenyataan kekurangan-kekurangan maupun segala

kelebihan yang terdapat pada sistem tersebut.

Dalam rangka untuk mencapai sistem pengedalian sesuai dengan kriteria-

kriteria di atas, maka suatu sistem pengendalian tenaga dilengkapi dengan

perangkat-perangkat SCADA. Perangkat ini digunakan sebagai sarana untuk

dapat memantau dan mengendalikan sistem - sistem tenaga secara terpusat dari

pusat pengendalian.

Pada tugas akhir yang sedang saya kerjakan ini, SCADA digunakan

sebagai alat pemantau dan pengendali kedua plant. Plant tersebut terletak pada

dua buah Remote Terminal Unit (RTU). RTU yang pertma akan mengendalikan

http://tokoautomation.com/lang-id/11-cp1l.html

7

kecepatan motor DC dan RTU yang kedua akan menyetabilkan tegangann

generator sinkron melalui sebuah AVR. Dimana kedua remote tersebut akan

dikendalikan oleh sebuah Master Terminal Unit (MTU) serta mengirimkan data

– data kepada MTU.

2.1.2 Arsitektur Sistem SCADA

Arsitektur dasar dari sebuah sistem SCADA adalah sebagai berikut:

A. Operator

Operator manusia mengawasi sistem SCADA dan melakukan fungsi

supervisory control untuk operasi plant jarak jauh.

B. Human Machine Interface (HMI)

HMI menampilkan data pada operator dan menyediakan input kontrol bagi

operator dalam berbagai bentuk, termasuk grafik, skematik, jendela, menu

pull-down, touch screen dll. HMI dapat berupa touch screen device maupun

komputer itu sendiri.Peralatan HMIdiantaranya adalah: keyboard, Video

Display Unit (VDU) , recorder, printer, logger.

C. Master Terminal Unit (MTU)

Master Terminal Unit (MTU) merupakan unit master pada arsitektur

master/slave. MTU berfungsi menampilkan data pada operator melalui HMI,

pusat pengatur, pengumpul dan pengontrol data-data dari tempat yang

berjauhan, dan mengirimkan sinyal kontrol ke plant yang berjauhan. Biasanya

terletak di lokasi pusat yang biasa disebut “operator workstation”.

Kecepatan pengiriman data dari MTU dan plant jarak jauh relatif rendah

dan metode kontrol umumnya open loop karna memungkinkan terjadinya

waktu tunda dan flow interruption.

Berikut ini beberapa fungsi dasar dari MTU, yaitu:

1) Input/Output Task berfungsi sebagai interface system SCADA dengan

peralatan di plant.

2) Alarm Task berfungsi untuk mengatur semua sistem alarm.

8

3) Tred Task berfungi mengumpulkan data plant setiap waktu dan

menggambarkan dalam grafik.

4) Report Task berfungsi untuk memberikan laporn yang bersumber dari

data plant.

5) Display Task berfungsi untuk menampilkan data yang diawasi &

dikontrol operator.

D. Communication System

Sistem komunikasi antar muka MTU – RTU ataupun antara RTU – field

device diantaranya berupa:

RS 232

Private Network(LAN/RS 485)

Swicht Telephone Network

Leased Line

Intenet

Wireless Communication System

Wireless LAN

GSM Network

Radio Modems

E. Remote Terminal Unit (RTU)

Remote Terminal Unit (RTU) adalah unit slave pada arsitektur

master/slave.RTU mengirimkan sinyal kontrol pada peralatan yang

dikendalikan, mengambil data dari peralatan tersebut, dan mengirimkan data

tersebut ke MTU. RTU merupakan salah satu komponen dari suatu sistem

pengendalian tenaga listrik yang berfungsi untuk mengakuisisi data-data

analog maupun sinyal-sinyal indikasi , fungsi-fungsi set point, meneruskan

hasil-hasil pengukuran ke pusat pengendali serta melakukan komunikasi

dengan pusat pengendali.

Kecepatan pengiriman data antara RTU dan alat yang di kontrol relatife

tinggi dengan metode kontrol yang digunakan umumnya closed loop.

9

F. Plant

Plant merupakan peralatan atau objek yang akan dikontrol. Dimana data

dari peralatan tersebut akan diakuisisi dan dikirim olehRemote TerminalUnit

(RTU) dan kemudian di terima oleh Master Terminal Unit (MTU). Operator

Master Terminal Unit (MTU) di Control Centre dapat memberikan perintah

langsung kepada plant melalui Remote terminal Unit (RTU).

2.2 Programmable Logic Contol (PLC)

2.2.1 Definisi PLC

Dewasa ini, sistem otomatis sangat diminati di dunia industri. Hal ini

dikarenakan dapat menjamin kualitas produk yang dihasilkan, memperpendek

waktu produksi dan mengurangi biaya tenaga kerja manusia. Programmable

Logic Contol (PLC) merupakan salah satu pengendali yang paling populer,

khususnya untuk sistem yang bekerja secara sekuensial.

Definisi sederhana PLC dapat dilihat dari kepanjangannya, yaitu:

Programmable yang berarti dapat diprogram (software based).

Logic yang berarti bekerja pada logika yang dibuat. Logika disini

terdiri hanya keadaan ON dan OFF.

Control yang berarti pengendali (otak) dari suatu sistem.

Menurut NEMA (National Electrical Manufacturers Association – USA),

definisi PLC adalah alat elektonika digital yang menggunakan programmable

memory untuk menyimpan instruksi dan untuk menjalankan fungsi – fungsi

khusus seperti : logika, sequence (urutan), timing (perwaktuan), perhitungan dan

operasi aritmatika untuk mengendalikan mesin dan proses.

Definisi lain menyebutkan bahwa PLC ialah komputer industri khusus

untuk mengawasi dan mengendalikan proses industri menggunakan bahasa

pemrograman khusus untuk kontrol industri (ladder diagram), didesain untuk

tahan terhadap lingkungan industri yang banyak gangguan (noise, vibration,

shock, temperature, humidity).

10

PLC memiliki keunggulan yang signifikan, karena sebuah perangkat

pengontrol yang sama dapat dipergunakan di dalam beraneka ragam sistem

kontrol karena sifatnya yang fleksibel dengan tingkat kompleksitas yang sangat

beragam. Untuk memodifikasi sebuah sistem kontrol dan aturan–aturan

pengontrolan yang dijalankannya, yang harus dilakukan oleh seorang operator

hanyalah memasukkan seperangkat intruksi yang berbeda dari yang digunakan

sebelumnya.Penggantian rangkaian kontrol tidak perlu dilakukan.

2.2.2 Prinsip Kerja PLC

Secara umum, cara kerja sistem yang dikendalikan PLC cukup sedehana,

yaitu:

1) PLC mendapatkan sinyal input dari input device. Dimana input deviice

adalah benda fisik yang memicu eksekusi logika/program pada PLC.

Contoh : saklar dan sensor.

2) Akibatnya PLC mengerjakan logika program yang ada di dalamnya.

3) PLC memberikan sinyal output pada output device. Output device

adalah benda fisik yang diaktifkan oleh PLC sebagai hasil eksekusi

program. Contohnya ialah motor DC, motor AC, solenoid, dll.

Ada secara function blok diagram cara kerja pengendalian PLC adalah

sebagai berikut:

Gambar 2.2 Function Blok Diagram

Input Device

Sinyal Input

Program

Sinyal Output

Output Device

11

2.2.3 Bagian – Bagian PLC

PLC memiliki komponen yang terhubung dengan input device dan output

device.PLC juga terhubung dengan PC untuk kebutuhan pemrograman

(umumnya menggunakan RS 232 serial port).

Sumber : OmronManualBook

Gambar 2.3 Arsitektur PLC

Secara Umum PLC terbagi dalam beberapa komponen berikut:

1) Power Supply

Diperlukan untuk mengkonversikan tegangan AC sumber menjadi

tegangan rendah DC yang dibutuhkan oleh prosesor dan rangkaian –

rangkaian di dalam modul – modul antarmuka input dan output.

2) Processor

Processor adalah unit yang menginterpretasikan atau mengolah

sinyal inputdan melaksanakan tindakan – tindakan pengontrolan,

sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori, lalu

mengkomunikasikan keputusan – keputusan yang diambilnya sebagai

sinyal – sinyal kontrol ke antarmuka output.

3) Memory

Memory adalah tempat di mana program tersimpan. Biasanya unit

memori terdiri dari RAM, EPROM, dan EEPROM.

12

4) Input dan Output Module

Unit input adalah unit yang memberikan sinyal masukan ke dalam

CPU.Unit output adalah unit yang mengirimkan sinyal hasil

pengolahan data CPU ke bagian beban. Misal :relai, lampu, dll.

5) Programming Device

Digunakan untuk memasukkan program yang akan difungsikan

yang disimpan ke dalam memori. Program tersebut di buat dengan

menggunakan perangkat ini, kemudian dipindahkan ke dalam unit

memori PLC.

2.2.4 Fungsi PLC

Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut:

1) Sekuensial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi

output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara

berurutan (sekuensial). Disini PLC menjaga agar semua langkah

dalam proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat.

Pengganti relay control logic konvensional, pewaktu, pencacah.

2) Monitoring Plant. PLC secara terus menerus memonitor status

suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian)

dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan

proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau

menampilkan pesan tersebut pada operator. Proses monitoring dan

alarm, Diagnosa kesalahan, jaringan kerja otomatisasi proses industri,

Local area network, Wide area network.

3) Kontrol Cerdas (canggih). Operasi Aritmatika, Penanganan informasi,

Kontrol analog (suhu, tekanan, aliran, dll.). PID (proporsional

integrator derivative), Fungsi Logic.

2.2.5 Instruksi-Instruksi Dasar PLC

Instruksi instruksi ini merupakan instruksi dasar yang digunakan untuk

memrogram PLC Omron C series, dan sangat penting pada programnya

diberikan intruksi dasar END sebagai batas akhir dari program tersebut.

13

LOAD ( LD )

Instruksi load merupakan representasi dari satu kondisi logika dan

biasanya dibutuhkan untuk suatu proses yang dihubungkan langsung

dengan output.

Simbol dari instruksi dasar load adalah sebagai berikut:

(sumber : www.myomron.com)

Gambar 2.4 Instruksi LOAD

Operand Data Areas :

B: Bit Input Output (IO), Holding Relay (HR), Area Relay (AR), Link

Relay (LR), Temporary Relay (TR).

LOAD NOT (LD NOT)

Instruksi LD Not memiliki logika seperti kontak NC pada relai dan

digunakan pada urutan kerja suatu sistem kontrol yang membutuhka suatu

kondisi logika. Simbol dari instruksi dasar LD Not adalah sebagai berikut:


Gambar 2.5 Instruksi LOAD NOT




OR

Instruksi dengan logika seperti kontak NO pada relai yang dibutuhkan

pada suatu sistem kontrol dan instruksi ini digunakan apabila dibutuhkan

hanya salah satu dari beberapa kondisi logika untuk mengeluarkan satu

output. Simbol dari instruksi dasar OR adalah sebagai berikut:

http://www.myomron.com/


14


Gambar 2.6 Instruksi OR




OR NOT

Instruksi ini dibutuhkan bila urutan kerja pada suatu system kendali

hanya membutuhkan salah satu saja dari beberapa kondisi logika untuk

mengeluarkan satu output. Simbol dari instruksi OR Not adalah sebagai

berikut:


Gambar 2.7Instruksi OR NOT




OUT

Instruksi OUT ini digunakan untuk mengeluarkan output apabila semua

kondisi logika ladder telah terpenuhi. Simbol dari instruksi dasar OUT

adalah sebagai berikut:


Gambar 2.8 Instruksi OUT




15




TIMER (TIM)

Seperti fungsi ON-delay pada relai, instruksi timer ini digunakan

dengan fungsi yang sama, sehingga tidak lagi diperlukan timer

konvensional pada suatu proses. Simbol dari instruksi dasar Timer adalah

sebagai berikut:


Gambar 2.9 Instruksi TIMER


N: TC Number 000 – 511

SV: Set value (word, BCD) IO, AR, DM, HR, #

COUNTER (CNT)

Instruksi counter merupakan salah satu instruksi untuh mengubah

sinyal input dari kondisi off ke on sebagai pemicu proses pencacahan.

Masukan reset, angka counter, dan nilai set (SV) dapat diatur dalam

program. Nilai set dapat diberikan antara 0000-9999. Simbol dari instruksi

dasar counter adalah sebagai berikut:


Gambar 2.10 Instruksi COUNTER



16


N: TC Number 000 – 511

SV: Set value (word, BCD) IO, AR, DM, HR, #

MOVE (MOV)

Instruksi move merupakan salah satu instruksi untuk menyalin data dari

source word ke destination word, akan tetapi tidak merubah status bit.

Simbol dari instruksi dasar move adalah sebagai berikut:


Gambar 2.11 Instruksi MOVE


S: Source word IO, AR, DM, HR, TC, LR, #

D: Destination word IO, AR, DM, HR, LR

COMPARE (CMP)

Instruksi compare merupakan salah satu instruksi untuk

membandingkan data 1 dengan data 2. Kemudian hasil keluarannya

dikirim ke GR, EQ and LE flags pada SR area. Simbol dari instruksi dasar

move adalah sebagai berikut:


Gambar 2.12 Instruksi COMPARE




17

Cp1: 1st compare word IO, AR, DM, HR, TC, LR, #

Cp2: 2nd compare word IO, AR, DM, HR, TC, LR, #

END

Untuk mengakhiri semua instruksi yang diberikan pada logika

pemograman, instruksi end diberikan sehingga program dapat dieksekusi.


Gambar 2.13 Instruksi END

2.2.6 PLC OMRON CP1L

Sebuah PLC standar OMRON tipe CP1L dilingkapi dengan kemampuan

standar port USB, CPU unit CP1L yang tersedia untuk aplikasi dengan I/O yang

paling kecil yaitu 10 I/O. Untuk urutan kontrol, pulsa I/O dan serial port yang

sederhana, PLC CP1L dapat memberikan pilihan yang ekonomis mulai dari 10-,

14-, 20- 30-, 40-, dan 60- I/O CPU unit.

( sumber : http://www.ia.omron.com/product/family/1916/index_spc.html)

Gambar 2.14 PLC CP1L OMRON

PLC OMRON CP1L dibangun sebagai sebuah fungsi yang disebut

“Easy Modbus”.Dimana PLC dapat berkomunikasi denganmodbusprotokol

RTU. Pengguna diminta untuk mengembangkan diagram ladder untuk

memasukkan dan mengambil kembali data yang ada pada fungsi “Easy

Modbus”. Pengembangan ini bertujuan untuk menyediakan pemrograman

ulang ke aplikasi modbus RTU, yang mendukung pembacaan dan

pemrograman sampai 100 data tunggal pada perangkat. Program ladderdi


http://www.ia.omron.com/product/family/1916/index_spc.html

18

download pada board yang sesuai. Apabila pada PLC tersebut terdapat dua

board, maka gunakan board yang paling kanan.


Gambar 2.15 Contoh Program Ladderdengan Rung Sederhana


Gambar 2.16 Contoh Program Ladderdengan Rung Kompleks


Gambar 2.17 Pendownloadan Program Ladder

2.2.6.1 Spesifikasi Umum PLC CP1L

Tabel 2.1 Spesifikasi Umum PLC Omron CP1L

Nama Spesifikasi

Tegangan Power

Supply

AC 100 - 240 VAC ; 50/60 Hz

DC 24VDC

Range Tegangan

Operasi

AC 85 – 264 VAC




19

DC 20.4 – 26.4 VDC

Arus Masuk 7.5 mA max, 10pts/5mA,14pts

Konsumsi Daya 7.5 mA max , 50VA

Power Supply

External (Kapasitas

Output)

24 VDC ;

(0.3A)

Dimensi

160 x 85 x 90 mm

(Panjang x Tinggi x Lebar)

Berat 700 gram max.

Sambungan

Komunikasi

RS 232C atau RS422/485

Spesifikasi PLC CP1L yaitu :

01 : Membaca status koil

02 : Membaca status input

03 : Membaca registerholding(1 atau 2 register)

04 : Membaca registerinput (1 – 32 koil)

05 : Penguatan koil tuunggal

06 : Penetapan register tunggal

0F : Penguatan multi – koil (1 – 32 koil)

10 : Penetapan multi – register (1 atau 2 register)

Memori sampai dengan 1500 steps.

Dengan adanya pulsa output 2-sumbu kontrol, penghitung 2-sumbu

diferensial phasa, USB peripherial port, serial komunikasi, Ethernet

komunikasi serta LCD display membuat PLC CP1L dapat melakukan

pengurutan control 2-sumbu.

2.2.6.2 Area Memori PLC OMRON

Area memori PLC Omron terbagi menjadi beberapa bagian seperti

berikut:

20

IR (Internal Relay) merupakan alamat yang paling sering digunakan

dalam pemrograman.

Input Area, yaitu terminal input eksternal.

Output Area, yaitu terminal output eksternal.

Work Area, yaitu bit internal yang dapat digunakan dalam

programming.

SR (Special Relay) – AR (Area Relay) merupakan bit yang menjalankan

fungsi khusus dari PLC.

TR (Temporary Relay) merupakan bit yang hanya menyimpan data

sementara saja. Umumnya muncul dalam operasi aritmatika.

HR (Holding Relay) merupakan bit yang tetap menyimpan data dan

kondisinya (ON/OFF) meskipun PLC mati.

LR (Link Relay) merupakan alamat yang digunakan untuk kebutuhan

jaringan PLC one to one.

Timer/Counter.

Alamat untuk timer dan counter. Karena disimpan dalam satu area maka

nomor timer dan counter tidak boleh sama.

DM (Data Memory)

Untuk pengelolahan data dalam word, pengaturan setting PLC,

menampilkan error code saat terjadi error.

2.3 Sistem Komunikasi Data Serial

Komunikasi data adalah proses pemindahan data antara komputer yang

satu dengan komputer yang lain, antara komputer dengan piranti – piranti yang

lain dalam bentuk data digital yang dikirimkan melalui media komunikasi data.

Komunikasi serial adalah komunikasi data dengan pengiriman data dalam

bentuk pulsa listrik kontinyu yang disebut bit. Data dikirim satu per satu bit secara

teratur dengan menggunakan satu jalur kabel data. Penerima juga menerima data

dalam bentuk bit – bit pulsa listrik yang kontinyu. Sehingga komunikasi serial

21

hanya menggunakan 2 kabel data, yaitu kabel data untuk pengiriman yang disebut

transmit (Tx) dan kabel data untuk penerimaan yang disebut receive (Rx).

Kelebihan dari komunikasi serial adalah jarak pengiriman dan penerimaan

dapat dilakukan dalam jarak yang cukup jauh dibandingkan dengan komunikasi

parallel. Tetapi kekurangannya adalah kecepatan lebih lambat daripada

komunikasi parallel. Untuk saat ini sedang dikembangkan teknologi serial baru

yang dinamakan USB (Universal Serial Bus) yang memiliki kecepatan

pengiriman dan penerimaan data lebih cepat dibanding serial biasa.

( sumber : http://dunia-listrik.blogspot.com)

Gambar 2.18 Komunikasi Data

Ada tiga metode yang dijumpai daalam komunikasi data serial yaitu:

1) Komunikasi data satu arah

Komunikasi data satu arah adalah keadaan dimana suatu komputer

mengirimkan data kesebuah monitor.

( sumber http://dunia-listrik.blogspot.com)

Gambar 2.19 Komunikasi Data Satu Arah

22

2) Komunikasi dua arah bergantian

Komunikasi data dua arah begantian adalah keadaan dimana suatu

komputer mengirimkan data ke komputer lain begitu pula sebaliknya

dalam waktu yang berbeda.


Gambar 2.20 Komunikasi Data Dua Arah Bergantian

3) Komunikasi dua arah bersamaan

Komunikasi data dua arah bergantian adalah keadaan dimana

suatu komputer mengirimkan data ke komputer lain begitu pula

sebaliknya dalam waktu yang bersamaan. Pertukaran informasi

dikerjakan dalam waktu yang bersamaan.


Gambar 2.21 Komunikasi Dua Arah Bersamaan

Ada 2 macam cara komunikasi data serial, yaitu :

1) Komunikasi data serial sinkron

Komunikasi data serial sinkron yaitu clock dikirimkan bersama

sama dengan data serial, tetapi clock tersebut dibangkitkan sendiri –

sendiri baik pada sisi pengirim maupun penerima.

2) Komunikasi data serial asinkron

Komunikasi serial asinkron tidak diperlukan clock karena data

dikirimkan dengan kecepatan tertentu yang sama baik pada pengirim /

penerima.

23

Pada IBM PC kompetibel port serialnya termasuk jenis asinkron.

Komunikasi data serial ini dikerjakan oleh UART (Universal

Asynchronous Receiver and Transmitter). Pada UART, kecepatan

pengiriman data ( atau yang sering disebut Baud Rate) dan fase clock

pada sisi Transmitter dan sisi Reciever harus sinkron. Untuk itu

diperlukan sinkronisasi antara Transmitter dan Reciever. Hal ini

dilakukan oleh bit “Start” dan bit “Stop”. Ketika saluran transmisi

dalam keadaan idle, output UART dalam dalam keadaan logika “1”.

Ketika Transmitter ingin mengirimkan data, output UART akan di

set dulu ke logika “0” untuk waktu satu bit. Sinyal ini pada Reciever

akan dikenali sebagai sinyal “Start” yyang digunakan unuk

menyinkronkan fase clocknya. Sehingga sinkron dengan fase

clockTransmitter.

Selanjutnya data akan dikirimkan secara serial dari bit yang paling

rendah (bit0) sampai bit tertinggi. Selanjutnya akkan dikirimkan sinyal

“Stop” sebagai akhir dari pengiriman data serial.

Keuntungan menggunakan komunikasi serial adalah :

Penyebab gangguan pada kabel kabel panjang lebih mudah di atasi

dibandingkan dengan komunikasi parallel.

Jumlah kabel serial lebih sedikit.

Komunikasi serial dapat dengan menggunakan udara bebas sebagai

media transmisi.

Komunikasi serial dapat diterapkan untuk berkomunikasi dengan

mikrokontroller.

2.3.1 Standard Komunikasi Serial

Ada beberapa standard yang telah dikembangkan oleh Electric Industries

Association (EIA) untuk komunikasi serial, antara lain : RS 232, RS 422/485 ,

RS 423 dan RS 449. Dimana RS singkatan dari Recomended Standard.

24

2.3.1.1 RS 232

RS-232 merupakan standard interface untuk komunikasi asinkronyang

menghubungkan Data Terminal Equipment (DTE) dengan

DataCommunication Equipment (DCE) atau dapat juga menghubungkan

antara DTE dengan DTE.

Data Terminal Equipment (DTE) merupakan perangkat yang

dilengkapi Universal Asynchronous Receiver and Transmitter (UART) atau

Universal Asynchronous Synchronous Receiver and Transmitter (USART)

yang dapat mengubah data parallel ke data serial atau sebaliknya. Perangkat

DTE ini pada komputer PC disebut AsynchronousCommunication Card

(COM).

Data Communication Equipment (DCE) adalah perangkat yang dapat

mengubah data serial ke besaran analog yang dapat di transmisikan pada

saluran transmisi seperti: telepon, listrik atau pemancar radio.

Untuk komunikasi antar komputer dapat menggunakan RS-232 dengan

perantara kabel. Penggunaan RS-232 ini, jaraknya tidak lebih dari 15 meter

pada kecepatan 256Kbps. Jika lebih, maka signal yan ditransmisikan akan

mengalami degradasi oleh noise dan attenuasi.

Beberapa parameter yang ditetapkan EIA (Electronic Industry

Associated) antara lain :

Sebagai input receiver level logika „1‟ (high) disebut dengan mark atau

tanda. Terletak antara tegangan -3 Volt hingga -25 Volt. Level logika „0‟

(low) disebut dengan space atau spasi. Terletak antara tegangan +3 Volt

hingga +25 Volt.

Sebagai output driver level logika „1‟ terletak antara tegangan -5 Volt

hingga -15 Volt. Level logika „0‟ terletak antara tegangan +5 Volt hingga

+15 Volt.

Daerah tegangan -3 Volt hingga +3 Volt disebut invalid level yaitu tidak

didefinisikan atau tidak memiliki keadaan logika.

http://rakadima.110mb.com/

http://rakadima.110mb.com/

25

Tegangan rangkaian terbuka tidak boleh lebih dari 25 Volt (dengan acuan

ground)

Arus hubung singkat rangkaian tidak boleh lebih dari 500 mA.

Jika perangkat yang kita gunakan menggunakan logika TTL

(Transistor Transistor Logic) maka sinyal serial port harus kita konversikan

dahulu ke pulsa TTL sebelum kita gunakan. Dan sebaliknya, sinyal dari

perlatan kiita harus dikonversikan dahulu ke logika RS 232 sebelum di-

inputkan ke serial port.

Peralatan yang berbasis pada TTL (Transistor Transistor Logic)

mempunyai level logika yang sangat berbeda dengan level logika RS 232.

Batas level logika untuk TTL sebagai output driver mempunyai daerah

tegangan antara +5 Volt hingga +2,4 Volt yang diartikan sebagai logika „1‟

(high). Sedangkan daerah tegangan +0,4 Volt hingga 0 Volt diasumsikan

sebagai logika „0‟. Sedangkan batas level logika untuk input receiver

mempunyai daerah tegangan antara +5 Volt hingga +2 Volt merupakan logika

„1‟ dan daerah tegangan 0,8 Volt hingga 0 Volt sebagai logika „0‟.

Berikut merupakan beberapa istilah dalam protokol komunikasi

RS232, yaitu:

Baud period, yaitu kecepatan transmisi yang diukur dalam satuan bit per

second. Clock dari pengirim dan penerima harus disinkronisasikan pada

baud period yang sama.

Marking state, yaitu periode selama tidak ada data yang dikirim.Selama

kondisi marking, output line pengiriman selalu logika„1‟(high).

Start bit, yaitu logika „0‟ (low) menunjukkan transmisi data dimulai.

Kondisi low yang terjadi pada start bit dinamakan spacing state.

Parity bit, yaitu bit pilihan yang dikirim setelah karakter bit untuk

mendeteksi error transmisi. Ada dua macam parity, yaitu parity genap dan

parity ganjil.

Stop bit, yaitu satu, satu setengah, dua bit berlogika „1‟ (high) akan

dikirimkan setelah karakter bit atau parity bit jika ada parity bit. Dengan

26

adanya stop bit, dipastikan bahwa penerima mempunyai waktu yang

cukup untuk menerima karakter tersebut.

RS 232 memiliki beberapa kelebihan, yaitu:

Kemudahan dalam penggunaanya.

Tidak memerlukan teknik pemrograman yang terlalu rumit.

Mudah untuk dipelajari.

Tidak sulit untuk mendapatkan peripheral untuk merancang bangun suatu

device dan PC.

Salah satu kelemahan RS 232 adalah jarak maksimal yang diizinkan,

yaitu 15 meter. Hal itu dapat diatasi dengan menggunakan RS 485. RS 458

dapat digunakan untuk mentransfer data sampai dengan 1220 meter dengan

kecepatan 10 Mbps dan kemampuan menangani sampai dengan 32 perangkat /

device.

2.3.1.2 RS 485

RS485 adalah teknik komunikasi data serial yang dikembangkan di

tahun1983 di mana dengan teknik ini, komunikasi data dapat dilakukan pada

jarak yangcukup jauh yaitu 1,2 Km. Selain dapat digunakan untuk jarak yang

jauh teknik inijuga dapat digunakan untuk menghubungkan 32 unit beban

sekaligus hanya denganmenggunakan dua buah kabel saja tanpa memerlukan

referensi ground yang samaantara unit yang satu dengan unit lainnya.

RS 485 adalah sebuah US – Basedstandard telekomunikasi untuk

komunikasi serial biner antar perangkat. RS 485 adalah protokol atau set

spesifikasi yang harus diikuti agar perangkat yang berstandard dapat

berkomunikasi satu dengan yang lain. Protokol adalah sebuah aturan yang

mendefinisikan beberapa fungsi yang ada dalam sebuah jaringan komputer.

Dalam hal ini yang dikenal dengan RS 232. Ketika RS 232 diperbolehkan

berkoneksi dari dua perangkat dengan serial link, maka RS 485

memperbolehkan adanya serial koneksi antara dua perangkat pada sistem

jaringan.

27

RS 485 adalah define standard karakteristik listrik dari driver dan

receiver yang digunakan dalam menyeimbangkan sistem multipoint digital.Itu

sebabnya RS485saat ini digunakan secara luas antarmuka komunikasi data

akuisisi dan kontrol aplikasi di mana beberapa node berkomunikasi satu sama

lain.

RS485 memilik tingkat transmisi data yang lebih cepat dibandingkan

dengan RS232. Pada RS 485 pada jarak 10 meter, bisa mencapai kecepatan

transmisi hiingga 35 Mbps. Untuk jarak 1200 meter, RS485 bisa mencapai

kecepatan transmisi 100Kbps.

Tabel 2.2 Spesifikasi RS 485

(Sumber : www.wekipidia.com)

RS-485

Standard : EIA RS-485

Physical media : Twisted pair

Network topology : Point-to-point, Multi-dropped, Multi-point

Maximum devices : 32 - 256 devices (32 unit loads)

Maximum distance : 1200 metres (4000 feet)

Mode of operation : Differential signaling

Maximum baud rate : 100 kbit/s - 10 Mbit/s

Voltage levels : -7 V to +12 V

Mark (1) : Positive Voltages (B-A > +200 mV)

Space (0) : Negative voltages (B-A < -200 mV)

Available signals : Tx+/Rx+, Tx-/Rx- (Half Duplex)

Tx+, Tx-, Rx+, Rx- (Full Duplex)

Connector types : Not specified

RS485 digunakan dalam berbagai sistem komputer dan

automasi.RS485 juga digunakan untuk membangun automasi sebagai kabel

bus sederhana dan panjang kabel yang ideal untuk dihubungkan dengan

perangkat remote.

http://www.wekipidia.com/

http://en.wikipedia.org/wiki/Twisted_pair

http://en.wikipedia.org/wiki/Network_topology

http://en.wikipedia.org/wiki/Point-to-point_%28network_topology%29

http://en.wikipedia.org/wiki/Multidrop_bus

http://en.wikipedia.org/wiki/Bus_network

http://en.wikipedia.org/wiki/Differential_signaling

28

Agar komunikasi data pada sistem multipoint yang dapat digunakan

untuk 32 unit peralatan elektronik tidak terjadi saling bentrok antar data, maka

seperti layaknya pada forum diskusi yang benar, pada kondisi awal semua

peserta menjadi pendengar terlebih dahulu. Kemudian pada saat salah seorang

peserta diskusi berbicara, maka peserta yang lain harus menunggu peserta

yang berbicara tersebut menyelesaikan pembicaraan. Apabila peserta tersebut

selesai berbicara, maka peserta tersebut kembali menjadi pendengar

sedangkan yang lain baru boleh berbicara untuk memberikan tanggapan atau

mengajukan usul yang lain. Hal ini diperlukan agar forum diskusi dapat

berjalan dengan baik dan tertib.

Demikian pula pada komunikasi RS485, semua peralatan elektronik

berada pada posisi penerima hingga salah satu memerlukan untuk

mengirimkan data, maka peralatan tersebut akan berpindah ke mode pengirim,

mengirimkan data dan kembali ke mode penerima. Setiap kali peralatan

elektronik tersebut hendak mengirimkan data, maka terlebih dahulu harus

diperiksa, apakah jalur yang akan digunakan sebagai media pengiriman data

tersebut tidak sibuk. Apabila jalur masih sibuk, maka peralatan tersebut harus

menunggu hingga jalur sepi.

Berikut adalah flow chart alur komunikasi RS 485 dalam komunikasi

pengiriman data :

Gambar 2.22 Flow Chart Pengiriman Data

Periksa Jalur Komunikasi

Jalur Bersih

Mode Pengirim

Kirim Slave ID

Kirim Data ke Slave

Mode Pengiriman

29

Agar data yang dikirimkan hanya sampai ke peralatan elektronik yang

dituju, misalkan ke salah satu Slave, maka terlebih dahulu pengiriman tersebut

diawali dengan Slave ID dan dilanjutkan dengan data yang dikirimkan.

Peralatan elektronik – peralatan elektronik yang lain akan menerima data

tersebut, namun bila data yang diterima tidak mempunyai ID yang sama

dengan Slave ID yang dikirimkan, maka peralatan tersebut harus menolak atau

mengabaikan data tersebut.

Gambar 2.23 Flow Chart Penerimaan Data

Namun bila Slave ID yang dikirimkan sesuai dengan ID dari peralatan

elektronik yang menerima, maka data selanjutnya akan diambil untuk diproses

lebih lanjut.

Topologi jaringan merupakan alasan mengapa RS485 kini menjadi

favorit dari empat interface dalam akuisisi data dan kontrol aplikasi. RS485

adalah satu-satunya dari interface internetworking yang mampu bekerja pada

pemancar dan penerima dalam jaringan yang sama. RS485 repeater juga

memungkinkan untuk meningkatkan jumlah node menjadi beberapa ribu,

dalam beberapa kilometer. Ini adalah alasan mengapa RS485 ini begitu

populer dengan komputer, PLC, microcontroller dan sensor cerdas dalam

aplikasi ilmiah dan teknis.

Slave ID

sesuai?

Ambil data selanjutnya

dan jalankan prosesnya.

Kembali dari

Subroutine

30

Sumber : www.wikepedia.com

Gambar 2.24 Topologi jaringan

Dalam gambar di atas merupakan topologi jaringan umum RS485 yang

terhubung dalam jaringan RS485 multipoint.

1). Single Twisted Pair RS 485

Dalam versi ini, semua perangkat yang terhubung ke satu Twisted

Pair. Dengan demikian, semuanya harus memiliki driver dengan

outputtri-state (termasuk Master). Komunikasi berjalan di atas satu baris

di kedua arah. Penting untuk mencegah lebih banyak dari pemancaran

perangkat sekaligus (masalah perangkat lunak).

2). Double Twisted Pair RS-485

Jika menggunakan jenis ini tidak perlu menggunakan output tri-state,

karena perangkat Slave mengirim lebih dari twisted pair yang kedua,

yang dimaksudkan untuk mengirim data dari Slave ke Master. Solusi ini

sering memungkinkan pelaksanaan dalam sistem komunikasi multipoint,

yang pada awalnya dirancang (HW dan juga SW) untuk RS-232. Tentu

saja, Master perangkat lunak harus dimodifikasi, sehingga Master query

secara periodik mengirim paket ke semua perangkat Slave. Peningkatan

throughput data yang jelas dalam volume besar. Kadang-kadang sistem

RS-485 dapat dilihat dalam sistem poin-to-sistem poin.

CP1W-CIF11 Option Board

http://www.wikepedia.com/

31

Sumber : www.myomron.com

Gambar 2.25Option Board CP1W-CIF11

CP1W-CIF11 option board digunakan untuk menghubungkan RS485

ke PLC CP1L dengan konfigurasi sebagai berikut :


Gambar 2.26Wiring Option Board CP1W-CIF11

CJ1W-CIF11 Option Board

Sumber :www.myomron.com

Gambar 2.27Option Board CJ1W-CIF11

CJ1W-CIF11 option board digunakan untuk menghubungkan RS485

ke PLC CJ1W sebagai converter RS232 menjadi RS485. Konfigurasi

CJ1W-CIF11 sama dengan konfigurasi CP1W-CIF11. Hanya berbeda

pada DIP Switchnya.




32

2.3.1.3 Ethernet

Ethernet dihubungkan ke kabel LAN dengan menggunakan

pemasangan CP1W-CIF41 Ethernet option board dengan option board lain di

CPU unit PLC CP1L lain yang dipantau dan di program dengan CX-

Programmer.

Ethernet terdiri dari kabel TP ( Twisted Pair) yang berfungsi untuk

mereduksi interference dan crosstalk. Dengan tipe konektor RJ-45 konektor

UTP.


Gambar 2.28 Ethernet Communication

Ethernet merupakan sebuah teknologi jaringan yang menggunakan

metode transmisi Baseband yang mengirim sinyalnya secara serial 1 bit pada

satu waktu. Ethernet beroperasi dalam modus half-duplex, yang berarti setiap

station dapat menerima atau mengirim data tapi tidak dapat melakukan

keduanya secara sekaligus.

Ethernet menggunakan metode kontrol akses media Carrier Sense

Multiple Access with Collision Detection untuk menentukan station mana

yang dapat mentransmisikan data pada waktu tertentu melalui media yang

digunakan. Dalam jaringan yang menggunakan teknologi Ethernet, setiap

komputer akan "mendengar" terlebih dahulu sebelum "berbicara", artinya

mereka akan melihat kondisi jaringan apakah tidak ada komputer lain yang

sedang mentransmisikan data. Jika tidak ada komputer yang sedang


http://id.wikipedia.org/wiki/Baseband

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Transmisi_serial&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Half-duplex

http://id.wikipedia.org/wiki/CSMA/CD



33

mentransmisikan data, maka setiap komputer yang mau mengirimkan data

dapat mencoba untuk mengambil alih jaringan untuk mentransmisikan sinyal.

Sehingga, dapat dikatakan bahwa jaringan yang menggunakan teknologi

Ethernet adalah jaringan yang dibuat berdasarkan basis First-Come, First-

Served, daripada melimpahkan kontrol sinyal kepada Master Station seperti

dalam teknologi jaringan lainnya.

Jika dua station hendak mencoba untuk mentransmisikan data pada

waktu yang sama, maka kemungkinan akan terjadi collision (kolisi/tabrakan),

yang akan mengakibatkan dua station tersebut menghentikan transmisi data,

sebelum akhirnya mencoba untuk mengirimkannya lagi pada interval waktu

yang acak (yang diukur dengan satuan milidetik). Semakin banyak station

dalam sebuah jaringan Ethernet, akan mengakibatkan jumlah kolisi yang

semakin besar pula dan kinerja jaringan pun akan menjadi buruk. Kinerja

Ethernet yang seharusnya 10 Mbit/detik, jika dalam jaringan terpasang 100

node, umumnya hanya menghasilkan kinerja yang berkisar antara 40% hingga

55% dari bandwidth yang diharapkan (10 Mbit/detik). Salah satu cara untuk

menghadapi masalah ini adalah dengan menggunakan Switch Ethernetuntuk

melakukan segmentasi terhadap jaringan Ethernet ke dalam beberapa collision

domain.

A.UTP

UTP adalah kabel yang didalamnya terdapat 8 buah core kabel yang

dikelompokan menjadi 4 pasang, sehingga dikenal sebagai pair. Hanya4 core

kabel yang sebenarnya digunakan untuk transmisi data, yaitu kabel no 1,2,3,6.

Untuk menentukan kabel yang mana padaurutan tersebut dapat ditentukan

setelah kabel tersebut dihubungkan dengan konektor Rj-45 atau dengan

pemilihan warna sesuaistandar. KabelUTP memiliki keterbatasan dalam segi

jarak yaitu hanya 100 m karena adanya proses pelemahan

sinyal(Attentuation)data karena adanya factor-faktor pelemah sinyal seperti

hambatan jenis kabel.nAdapun skema kabel UTP adalah sebagai berikut :

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=FCFS&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=FCFS&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Switch_Ethernet&action=edit&redlink=1

34

( Sumber : http://www.wordPress.com)

Gambar 2. 29EthernetPatch Cable


Gambar 2. 30EthernetCrossover Cable


Gambar 2.31EthernetPath Cable T568B

(Sumber : http://www.wordPress.com)

Gambar 2. 32EthernetCrossover Cable T568B

http://www.wordpress.com/




35

Tabel 2.3Kategori kabel UTP

(Sumber : http://www.wordPress.com)

Kategori

Aplikasi

CAT 1

Dipakai untuk komunikasi suara (voice), dan digunakan

untuk kabel telepon

CAT 2

Terdiri dari 4 pasang kabel twisted pair dan bisa digunakan

untuk komunikasi data sampai dengan 4 Mbps

CAT 3

Bisa dgunakan untuk transmisi data dengan kecepatan 10

Mbps dan digunakan untuk Ethernet dan token ring

CAT 4

Sama dengan kategori 3 dengan kecepatan 16 Mbps.

CAT 5 Bisa digunakan pda kecepatan 100 Mbps, biasanya digunakan untuk fast

etherne (100base) atau network ATM. Bahkan sekarang digunakan untuk

Gigabit Ethernet

B. RJ-45

RJ-45 adalah konektor kabel Ethernet yang biasa digunakan dalam

topologi jaringan komputer LAN maupun jaringan komputer tipe lainnya.


Gambar 2.33 RJ-45

Konektor kabel RJ-45 Mediatech memiliki konfigurasi tiga macam,

sesuai dengan perangkat yang ingin dihubungkannya:

1) Straight Through Configuration

Kabel jenis ini biasa digunakan untuk menghubungkan perangkat jaringan

dengan tingkat hierarki yang berbeda. Sebagai contoh adalah ketika kita

menghubungkan PC ke jaringan komputer kita di kantor lewat switch. Tipe

kabel jenis ini lebih umum digunakan dan relatif lebih mudah dalam

penyusunan kabelnya saat memasang konektor RJ-45.Biasanya digunakan



36

untuk Router ke Hub atau Switch, Server ke Hub atau Switch, Workstations

ke HUB atau Switch.

2) Cross Over Configuration

Kabel jenis ini biasa digunakan untuk menghubungkan dua perangkat

jaringan dengan hierarki setingkat. Biasanya digunakan untuk PC to PC, atau

PC ke AP Radio, Router to router,port uplink Switch ke port uplink Switch,

Hub ke Switch, Hub ke Hub, Router Interface ke Router Interface.

3) Kabel Rollover

Kabel jenis ini biasanya digunakan untuk mengakses router dengan

PC/laptop kita. Konfigurasi kabel jenis ini cukup simpel karena kita tinggal

membalik urutan kabel yang kita pasang di satu sisi. Misal kita menggunakan

standar T568B (standar untuk kabel straight through), maka kita tinggal

membalik urutan menjadi coklat untuk urutan pertama di ujung kabel yang

lain.

Pemasangan RJ-45 harus disesuaikan dengan posisi warna yang ada di

UTP. Penyesuaian posisi kabel adalah sebagai berikut:


Gambar 2. 34 Penyesuaian Posisi RJ-45 pada UTP

Struktur konektor UTPpada RJ45 adalah seperti yang tertera pada tabel

berikut:


37

Tabel 2.4Konektor UTP

(Sumber : www.wikepedia.com)

Connector Pin Signal Name Abbr. Signal

Direction

1 Transmission data + TD+ Output

2 Transmission data - TD- Output

3 Reception data + RD+ Input

4 Not used --- ---

5 Not used --- ---

6 Reception data - RD- Input

7 Not used --- ---

8 Not used --- ---

Hood Frame ground FG ---

C. TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

TCP/IP adalah standard komuniikasi data yang digunakan oleh

koomunitas internet dalam proses tukar menukar data dari satu komputer ke

komputer lain dalam jaringan komputer.

Untuk menghubungkan kabel LAN ke PLC digunakan sebuuah option

board berupa CP1W-CIF41.


Gambar 2.35CP1W-CIF41 Option Board

Option Board memiliki konfigurasi seperti berikut :


Gambar 2.36Konfigurasi CP1W-CIF11 option board

http://www.wikepedia.com/



bab ii landasan teori -...

Documents