eeccis2010-akhmad-zainuri

8/17/2019 EECCIS2010-Akhmad-Zainuri

1/7

EECCIS 2010

PLEASE FILL THIS FORM:

Title Aplikasi Sistem Komunikasi Serial Multipoint RS-485 Pada Kontrol Crane

Barang

Topics covered Electronics

Authors 1.

Akhmad Zainuri

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas BrawijayaEmail : [email protected]

Mailing Address Jl. Tlogosari Barat 40 E Tlogomas Lowokwaru Kota Malang

Telephone/ Fax 085731160354


2/7

EECCIS 2010

Abstrak –- Kontrol Crane barang pada gedung multilantai awalnya dibuat dengan menggunakan kontrol PLC.

Perkembangan selanjutnya digunakan sistem embedded

mikrokontroller dengan pertimbangan kesamaan fungsi

dan penggunaan biaya yang lebih murah. Desain kontrol

crane multi lantai dengan sistem embedded saat ini tidak

cukup hanya dengan menerapkan satu buah

microcontroller saja. Karena sistem yang dikontrol

mempunyai peralatan dan tugas yang semakin banyak

sehingga perlu menerapkan desentralisasi pada sistem

berbasis microcontroller . Salah satu solusinya denganmengimplementasikan komunikasi serial untuk

mengurangi kerumitan instalasi dan perbaikan. Dalam

penelitian ini, dirancang suatu sistem komunikasi

multipoint antara 5 microcontroller berbasis komunikasi

serial RS485 sebagai jalur penghubung antar

microcontroller untuk melewatkan data-data kontrol.

Penelitian ini menghasilkan satu set rutin software

protokol sistem komunikasi serial antar microcontroller

yang berbasis komunikasi serial RS485 .

Kata Kunci — multipoint serial communication,ATMEGA8535, microcontroller, RS-485.

I. PENDAHULUAN

Dewasa ini perkembangan gedung bertingkat dangudang dikota besar semakin pesat, ditandai dengan

banyaknya pembangunan dan semakin padatnya area

pemukiman. Pada gedung bertingkat yang berfungsi

ganda sebagai gudang diperlukan crane barang untuk

mengangkut barang keluar masuk.

Kontrol Crane barang pada gedung multi lantai

awalnya dibuat dengan menggunakan kontrol

PLC( Programmable Logic Controller ). Perkembangan

selanjutnya digunakan sistem embedded

mikrokontroller dengan pertimbangan kesamaan fungsi

dan penggunaan biaya yang lebih murah, namun dalam

sistem yang kedua ini masih ditemui beberapa kendala

di lapangan seperti kerumitan instalasi kabel, kendala

saat terjadi kerusakan atau troubleshooting dan saat

maintenance. Masalah lainnya adalah karena semua

tugas dipusatkan dalam satu prosesor saja sehingga

kadangkala terjadi overload sehingga salah satu fungsi

tidak berjalan sesuai rancangan.

II. TUJUAN PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk merancang suatu

sistem kontrol crane barang yang menerapkan sistem

multiprosesor dan komunikasi serial multipoint RS-485

dengan agar terwujud desentralisasi tugas sehingga

overload pada prosesor dapat dihindari dan aktuator

pada sisi master menjadi lebih handal.

III. DASAR TEORI

1.1. Komunikasi Serial Multipoin RS-485

Komunikasi secara serial ( serial communications)

merupakan cara menghantar data yang lebih mudahdibandingkan komunikasi paralel ( parallel

communications) disebabkan sistem komunikasi

paralel terlalu mahal untuk kegunaan jarak jauh. Data

yang bernilai 8 bit di simpan di shift register dan

dikirim secara satu bit demi satu bit ke tujuannya.

Biasanya shift register tersebut berbentuk sebuah

IC yang digunakan khas untuk komunikasi serial

yang disebut UART(Universal Asynchronous

Receiver Transmitter ). Mode Komunikasi serial yang

bisa dilaksanakan seperti simplex, half duplex, dan full

duplex.

Salah satu standart komunikasi serial yang dipakai

adalah teknik RS485, teknik ini adalah teknik

komunikasi data serial yang dapat dilakukan pada

jarak yang cukup jauh yaitu 1,2 Km. Selain dapat

digunakan untuk jarak yang jauh teknik ini juga dapat

digunakan untuk menghubungkan 32 unit beban

sekaligus hanya dengan menggunakan dua buah kabel

saja tanpa memerlukan referensi ground yang sama

antara unit yang satu dengan unit lainnya [2].

Komunikasi Data Serial Asinkron Menggunakan

Standart RS485 ini merupakan pengembangan dari

komunikasi serial dengan standart RS232. Dimana

pada komunikasi serial standart RS232, komunikasi

yang bisa dilakukan adalah point to point dan jarak

antara dua peralatan yang berkomunikasi juga

terbatas yaitu maximum 15 meter [4].

Melihat keterbatasan inilah dikembangkan dengan

menggunakan standart RS485. Seperti ulasan diatas

komunikasi dengan teknik RS485 bisa secara

multipoint atau banyak item yang bisa kita hubungkan

untuk berkomunikasi . Item yang bisa terhubung

kedalam jaringan ini adalah maksimum 32 buah item

dan memiliki jarak maksimum komunikasi yang lebih

jauh sekitar 1.2 Km [2].

Texas Instrument membuat IC yang dirancang

khusus untuk memenuhi ketentuan RS485, IC tersebut

Aplikasi Sistem Komunikasi Serial Multipoint

RS-485 Pada Kontrol Crane Barang

Akhmad Zainuri

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya


3/7

EECCIS 2010

dinamakan sebagai SN75176 Multipoint RS485

Tranceiver. IC ini yang sangat terkenal dan banyak

pabrik IC lainnya memproduksi IC sejenis dengan seri

nomor yang sama. Di dalam SN75176 terdapat sebuah

Line Generator dan sebuah Line Receiver yang

dirangkai seperti ditunjukkan dalam Gambar 1. Output

dari Line Generator bisa di-ambang-kan (high

impedance state) dengan memberi ‘0’ pada input GE,

kemampuan ini dimaksud untuk menunjang keperluan

dalam membentuk rangkaian saluran komunikasi multi-

drop yang menghendaki pada saluran hanya boleh satu

Line Generator saja yang aktif.[3]

Gambar 1. IC SN75176

Saluran komunikasi multi-poin adalah sepasang

kabel yang panjangnya tidak lebih dari 4000 feet, pada

kedua ujung saluran masing-masing dipasang resistor

120 Ohm yang menghubungkan kedua kabel, seperti

terlihat di rangkaian Gambar 2. Resistor tersebut

dimaksud untuk mengurangi terjadinya gelombang

pantul dalam saluran, yang sering terjadi pada transmisi

dengan kecepatan tinggi. Selanjutnya pada saluran

tersebut bisa dipasangkan sebanyak-banyaknya 32 chip

SN75176 Multi-drop RS485 Tranceiver, kaki A (kaki

nomor 6) dari masing-masing IC harus dihubungkan

pada seutas kabel pembentuk saluran yang sama, dan

kaki B (kaki nomor 7) dihubungkan ke kabel yang lain.

Karena saluran dipakai bersama oleh banyaktransceiver , agar output Line Generator dari masing-

masing transceiver tidak berbenturan, dalam rangkaian

saluran komunikasi multidrop ditentukan semua output

Line Generator harus dalam keadaan non-aktif (GE=0,

meng-ambang – high impedance state), kecuali Line

Generator dari transceiver yang berfungsi sebagai

induk (Master) yang boleh aktif (GE=1) [3].

Gambar 2. Saluran Komunikasi Multipoin

2.1. Mikrokontroller ATMEGA8535L

Perangkat kontrol merupakan komponen yang

paling penting dalam sistem dimana semua

pengendalian proses, pengolahan data dan pengaturan

dipusatkan. Salah satu perangkat yang dapat digunakan

sebagai perangkat kontrol adalah Microcontroller

AVR. Microcontroller AVR memiliki arsitektur RISC

( Reduced Instruction Set Computing ) 8 bit. Dimana

semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bit

word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1

(satu) siklus clock , berbeda dengan instruksi MCS51

yang membutuhkan 12 siklus clock . AVR berteknologi

RISC, sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC

(Complex Instruction Set Computing ). Secara umum,

AVR dapat dikelompokkan menjadi empat kelas, yaitu

keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga

ATMEGA, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang

membedakan masing-masing kelas adalah memori,

peripheral, dan fungsinya. Dilihat dari segi arsitektur

dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan

hampir sama. Dalam penelitian ini, dipergunakan salah

satu AVR produk Atmel, yaitu ATMEGA8535L yang

memiliki fasilitas lengkap dan didukung oleh software

CodeVision_AVR_1.24.0 sebagai simulasi dan

compiler. ATMEGA8535L memiliki konfigurasi pin

seperti ditunjukkan dalam Gambar 3. [1]

Gambar 3. Konfigurasi pin ATMEGA8535L

Sumber: ATMEL,2006

Konfigurasi pin ATMEGA8535L dalam

Gambar 3 dapat dijelaskan secara fungsional sebagai berikut:

1) VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai

pin masukan catu daya.

2) GND merupakan pin ground .

3) Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua

arah dan 8 pin masukan ADC( Analog to

Digital Converter ).

4) Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua

arah dan pin fungsi khusus, yaitu ISP,

Timer /Counter , komparator analog, dan

interrupt.

5) Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua

arah dan pin fungsi khusus, yaitu JTAG,

PCINT.6) Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua

arah dan pin fungsi khusus, yaitu

Timer /Counter , interupsi eksternal, dan

komunikasi serial.

7) RESET merupakan pin yang digunakan untuk

me-reset mikrokontroller.

8) XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan

clock eksternal.

9) AVCC merupakan pin catudaya untuk internal

ADC( Analog to Digital Converter ).


4/7

EECCIS 2010

10) AREF merupakan pin tegangan referensi untuk

internal ADC( Analog to Digital Converter ).

IV. PERANCANGAN

4.1. Perancangan Hardware

Hardware dalam penelitian ini terdiri dari 2 bagian

yaitu Panel Display dan Master Kontrol. Panel

berjumlah 4 buah dan masing-masing dipasang di tiap-tiap lantai, sedangkan Master Kontrol berada di lantai

teratas, berdekatan dengan motor penggerak crane.

Pada panel dilengkapi dengan display dot matriks dan

tombol-tombol kontrol (lantai tujuan dan tombol

STOP). Ilustrasi bentuk panel ditunjukkan dalam

Gambar 4.

Gambar 4. Bentuk Panel Display

4.1.1. Panel Display

Pada bagian ini tersusun dari tombol-tombol yang

digunakan untuk menentukan lantai tujuan dan tombol

stop, display dot matriks, mikrokontroller dan bagian

komunikasi data serial. Modul panel tiap lantai

memiliki ID yang berbeda-beda untuk membedakan

data yang nantinya akan diterima oleh master.

Pengiriman data yang berupa informasi tujuan crane

dan posisi limit switch yang aktif dikirimkan ke master

dengan komunikasi data serial RS485. Blok diagram

hardware dari panel ditunjukkan dalam Gambar 5.

Gambar 5. Blok Diagram Panel Display

4.1.2. Master Kontrol

Bagian ini berfungsi sebagai kontrol utama dari

semua tugas yang ada dalam sistem pengendali crane

barang, meliputi menerima data posisi dan tujuan dari

panel, mengirim data mengenai kondisi crane yang akan

ditampilkan di panel tiap-tiap lantai dan mengontrol

gerak motor AC. Blok Diagram dari Crane Control

ditunjukkan dalam Gambar 6.

Gambar 6. Blok Diagram Master Kontrol

4.2. Perancangan Software

Pada komunikasi RS485, semua modul 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

modul tersebut hendak mengirimkan data, maka

terlebih dahulu harus diperiksa, apakah jalur yangakan digunakan sebagai media pengiriman data

tersebut tidak sibuk. Apabila jalur masih sibuk,

maka peralatan tersebut harus menunggu hingga jalur

sepi. Hal ini seperti yang ditunjukkan flowchart pada

Gambar 7.

Gambar 7. Flowchart Pengiriman Data

Pada dasarnya cara kerja dari sistem kontrol crane ini

adalah ketika salah satu tombol dari panel ditekan maka

modul panel akan mengirim data tombol tersebut ke

master kontrol dengan kode yang telah ditentukan, kode

dari tiap lantai bersifat unik dan ini dimanfaatkan untuk

membedakan tombol dari lantai manakah yang ditekan.

Selanjutnya dalam master kontrol akan di olah datatombol tersebut dengan cara membandingkannya

dengan data limit switch posisi crane. Bila data tombol

(dalam hal ini disebut tujuan) lebih besar daripada

posisi limit switch maka crane control memberi

perintah ke motor untuk naik, begitupula sebaliknya.

Bila data tujuan sama dengan limit switch posisi lantai

maka gerak motor dihentikan, ini artinya crane telah

tiba di lantai yang dikehendaki. Flowchart dari program

Master Kontrol ditunjukkan dalam Gambar 8.


5/7

EECCIS 2010

Gambar 8. Flowchart Master Kontrol

Pada bagian modul panel display bertugas

menampilkan kondisi pergerakan dan posisi crane

secara sequensial. Selain itu juga bertugas mengirimkan

data tombol dan kondisi limit switch. Saat salah satu

tombol ditekan atau kontak limit switch posisi lantai

tertutup maka sub program akan mengirimkan kode

tombol atau limit switch ke Master Kontrol. Sesaat

setelah data tersebut diolah dalam Master Kontrol maka

akan dikirimkan respon balik berupa data tujuan dan

posisi lantai terbaru yang dikirimkan ke semua panel

display . Selama motor penggerak crane dalam prosesnaik atau turun, semua tombol dalam panel di latch

sehingga tidak ada tombol yang dapat ditekan, kecuali

bila tombol STOP diaktifkan. Flowchart dari program

yang beroperasi dalam Panel Display ditunjukkan

dalam Gambar 9.

Gambar 9. Flowchart Panel Display

V. IMPLEMENTASI

Implementasi dari Sistem Kontrol Crane barang

multi lantai ini diwujudkan dengan merangkai 4 buah

modul panel display dan satu buah Master Kontrol

dengan kabel twisted pair sebagai saluran komunikasi

data serial RS485 seperti ditunjukkan dalam Gambar

10. Modul-modul tersebut dirangkai sedemikian rupa

sehingga membentuk komunikasi data multipoint .

Gambar 10. Implementasi sistem kontrol crane barang.

Sistem kontrol crane barang pertama kali dinyalakan

akan melakukan inisialisasi terlebih dahulu dengan cara

menempatkan crane di lantai terbawah, lalu menunggu

sampai ada salah satu tombol panel ditekan. Ketika

sebuah tombol ditekan atau saat limit switch berubah

kondisi dari open menjadi close maka data dari panel

dikirimkan ke master, berikutnya dalam Master Kontrol

akan diolah . Komunikasi antar modul ini bersifat half

duplex dan semuanya diatur secara program di kedua

bagian modul. Potongan Listing program pengiriman

dan penerimaan data di bagian Panel Display dan

Master Kontrol dijelaskan berikut ini.

5.1. Program pengiriman data dari Panel Display

ke Master Kontrol.

Pengecekan tombol dilakukan disela-sela program

menampilkan display dalam dot matriks, data tombol

akan dikirim sesaat setelah tombol dilepas. Berikut ini

adalah potongan program pengiriman data tombol dan

limit switch dari Panel Display ke Master Kontrol.


6/7

EECCIS 2010

void cek_tombol()

{

if (tombol_1==0)

{

while(tombol_1==0){} // TOMBOL 1

delay_ms(35);

tx_en=on;

putchar(0xD1);

delay_ms(15);

tx_en=off;

}

else if (tombol_2==0)

{


delay_ms(35);

tx_en=on;

putchar(0xD2);

delay_ms(15);

tx_en=off;

}

.

.

else if (tombol_5==0)

{


delay_ms(35);tx_en=on;

putchar(0xD5);

delay_ms(15);

tx_en=off;

}

}

void cek_LS()

{

if (LS_SKRG==0)

{

while(LS_SKRG==0) {}

delay_ms(35);

tx_en=on;

putchar(0x0A0); // LIMIT SWITCH GNDdelay_ms(15);

tx_en=off;

}

//putchar(0x0A0); utk lt gnd

//putchar(0x0A1); utk lt1



}

5.2. Program penerimaan data dan proses decision

pada Master Kontrol

Penerimaan data dari slave atau dari modul Panel

Display ke Master Kontrol terjadi saat interrupt serial

aktif, ini ditandai dengan adanya perubahan status

UCSRA. Data ditampung dalam register UDR

(USART Data Register )

interrupt [USART_RXC] void usart_rx_isr(void)

{

char status,data;

status=UCSRA;

data=UDR;

if (UDR!=0x00

{

terima_data=data;

if (terima_data == 0xD0) {tujuan=0x00;}

else if (terima_data == 0xD1) {tujuan=0x10;}

.

.

.

else if (terima_data == 0xD5) {tujuan=0x50;}

else if (terima_data == 0xA0)

{posisi_skrg=0x00;} // posisi CRANE skrg di lt G


{posisi_skrg=0x10;} // posisi CRANE skrg di lt 1

.

.

.


{posisi_skrg=0x90;} // posisi CRANE skrg di lt 5

else if(terima_data == 0xDA)

{status_STOP=on;} // saklar stop ditekan

else if(terima_data == 0xDB)

{status_STOP=off;}

// else if (terima_data == 0xAA) {posisi_skrg=0xA0;} //ini posisi lantai 2

delay_ms(100);

if (status_STOP==on)

{

tx_en=on;

putchar(0xA0); // kirim instruksi utk

//menampilkan huruf S

delay_ms(30);

tx_en=off;

motor_up=off;

motor_down=off;

delay_ms(100);

}

else if(status_STOP==off)

{

if (tujuan == posisi_skrg)

{

tx_en=on;

putchar(posisi_skrg);

delay_ms(30);

tx_en=off;

motor_up=off;

motor_down=off;

}

else if (tujuan > posisi_skrg)

{

tx_en=on;

putchar(posisi_skrg + 0x02);

delay_ms(30);

tx_en=off;

motor_up=on;

motor_down=off;

}

else if (tujuan < posisi_skrg)

{

tx_en=on;

putchar(posisi_skrg + 0x01);

delay_ms(30);


7/7

EECCIS 2010

tx_en=off;

motor_up=off;

motor_down=on;

}

}

UDR=0x00;

}

}

5.3.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil akhir dari implementasi komunikasi serial

ini adalah berupa modul-modul Panel Display dan

Master Kontrol yang bisa dikomunikasikan secara

multipoint satu dengan yang lainnya dengan

menggunakan teknik RS485. Pada saat tidak ada lalu-

lintas data semua modul diset dalam keadaan mode

menerima data. Pada keadaan ini modul panel display

mengeksekusi program tampilan sequensial dari data

yang terakhir diterima dalam registernya. Jika ada

perubahan pada tombol maupun limit switch maka

modul Panel Display berubah ke mode mengirim danMaster Kontrol mode menerima. Bila data telah

diterima dan diolah dalam Master Kontrol maka

hasilnya dikirim kembali ke semua Panel Display

untuk ditampilkan.

Dengan sistematika ini maka terjadi pembagian tugas

yaitu tiap modul display bertugas menampilkan data

posisi dan arah gerakan crane sambil mengecek tombol

sedangkan pada Master Kontrol mengendalikan

actuator saja, adapun korelasi keduanya hanya

komunikasi berupa pertukaran data saja. Dengan kata

lain sistem ini menerapkan desentralisasi tugas dan penggunaan multiprosesor untuk mengurangi overload

pada Master Kontrol.

5.4. KESIMPULAN

Berdasarkan uraian dan pembahasan dapat diambil

kesimpulan yaitu:

1. Komunikasi Multipoint RS 485 merupakan

pengembangan dari komunikasi data serial RS232

yang hanya bisa point to point .

2.

Desentralisasi tugas pada modul slave dapatmengurangi overload pada modul master

sehingga aktuator lebih handal.

3. Dengan sistematika ini didapatkan keuntungan

yaitu mengurangi jumlah kabel sehingga instalasi

dan maintenance lebih mudah, serta dapat

menekan biaya.

PUSTAKA

[1] Atmel. Datasheet ATMEGA 8535L,

www.datasheetcatalog.com, diakses 15 Juli 2006.

[2] Jan Axelson, Networks for Monitoring And Control Using

an RS485 Interface, Mikrocomputer Journal, August 1995

[3] Texas Instrument, SN75176 Datasheet,

www.datasheetcatalog.com, diakses 15 Oktober 2010.

[4] Interfacing the Serial/RS232 Port V5.0,

www.senet.com.au/~cpeacock , diakses 7 Oktober 2010.

[5] Anonim , Interface ke Keyboard PC PS/2.

www.mytutorialcafe.com. 2007. Diakses 18 Oktober 2007.

eeccis2010-akhmad-zainuri

Documents