BAB IILANDASAN TEORI

2.1Mikrokontroler2.1.1Sejarah MikrokontrolerKarena kebutuhan yang tinggiterhadapchip-chip pintar dengan berbagai fasilitasnya, maka berbagai vendor juga berlomba untuk menawarkan produk-produk mikrokontrolernya. Hal tersebut terjadi semenjak tahun 1970-an.Mikrokontroler pertama kali dikenalkan oleh Texas Instrument dengan seri TMS 1000 pada tahun 1974 yang merupakan mikrokontroler 4bit. Pada tahun 1976 Intel mengeluarkan mikrokontroler yang kelak menjadi populer dengan nama 8748 yang merupakan mikrokontroler 8 bit, yang merupakan mikrokontroler dari keluarga MCS 48. Sekarang dipasaran banyak sekali ditemui mikrokontroler mulai dari 8 bit sampai dengan 64 bit, sehingga perbedaan antara mikrokontroler dan mikroprosesor sangat tipis. Masing-masing vendor mengeluarkan mikrokontroler dengan dilengkapi fasilitas-fasilitas yang cenderung memudahkan user untuk merancang sebuah sistem dengan komponen luar yang relatif lebih sedikit. Saat ini mikrokontroler yang banyak beredar dipasaran adalah mikrokontroler 8 bit varian keluarga MCS51(CISC) yang dikeluarkan oleh Atmel dengan seri AT89Sxx, dan mikrokontroler AVR yang merupakan mikrokontroler RISC dengan seri ATMEGA8535 (walaupun varian dari mikrokontroler AVR sangatlah banyak, dengan masing-masing memiliki fitur yang berbeda). Dengan mikrokontroler tersebut pengguna (pemula) sudah bisa membuat sebuah sistem untuk keperluan sehari-hari, seperti pengendali peralatan rumah tangga jarak jauh yang menggunakan remote control televisi, radio frekuensi, maupun menggunakan ponsel, membuat jam digital, termometer digital dan sebagainya.Motorola mengeluarkan seri mikrokontroler 6800 yang terus dikembangkan hingga sekarang menjadi 68HC05, 68HC08, 68HC11, 68HC12, dan 68HC16. Zilog juga mengeluarkan seri mikroprosesor Z80-nya yang terkenal dan terus dikembangkan hingga kini menjadi Z180 dan kemudian diadopsi juga oleh mikroprosesor Rabbit. Intel mengeluarkan mikrokontrolernya yang populer di dunia yaitu 8051, yang karena begitu populernya maka arsitektur 8051 tersebut kemudian diadopsi oleh vendor lain seperti Phillips, Siemens, Atmel, dan vendor-vendor lain dalam produk mikrokontroler mereka. Selain itu masih ada mikrokontroler populer lainnya seperti Basic Stamps, PIC dari Microchip, MSP 430 dari Texas Instrument dan masih banyak lagi.Selain mikroprosesor dan mikrokontroler, sebenarnya telah bemunculan chip-chip pintar lain seperti DSP prosesor dan Application Spesific Integrated Circuit (ASIC). Di masa depan, chip-chip mungil berkemampuan sangat tinggi akan mendominasi semua desain elektronik di dunia sehingga mampu memberikan kemampuan komputasi yang tinggi serta meminimumkan jumlah komponen-komponen konvensional.

2.1.2Mikrokontroler PIC (Peripheral Interface Controller)Kontroller Antarmuka Peripheral ( PIC ) adalah salah satu mikrokontroler canggih yang dikembangkan oleh teknologi microchip . Mikrokontroler ini banyak digunakan dalam aplikasi elektronik modern . Sebuah controller PIC mengintegrasikan semua jenis port interfacing maju dan modul memori. Kontroler ini lebih maju dari mikrokontroler normal seperti INTEL 8051. Chip PIC pertama diumumkan pada tahun 1975 ( PIC1650 ) . Seperti seperti mikrokontroler normal, chip PIC juga menggabungkan unit mikroprosesor disebut CPU dan terintegrasi dengan berbagai jenis modul memori ( RAM , ROM , EEPROM , dll ) , I / O port , timer / counter , port komunikasi , dll

Gambar 2.1 Peripheral Interface Controller (PIC 16F84)

Semua PIC mikrokontroler keluarga menggunakan arsitektur Harvard . Arsitektur ini memiliki program dan data yang diakses dari kenangan terpisah sehingga perangkat memiliki bus memori program dan memori data bus ( lebih dari 8 jalur di bus normal) . Hal ini meningkatkan bandwidth (data throughput yang ) lebih arsitektur von Neumann tradisional di mana program dan data yang diambil dari memori yang sama ( mengakses melalui bus yang sama ) . Program dan data memori memisahkan lanjut memungkinkan petunjuk untuk menjadi berukuran berbeda dari 8 - bit lebar kata data.Struktur dasar dari Peripheral Chip pengontrol antarmuka modern acara pada gambar di bawah :

Gambar 2.2 Struktur Peripheral Interface Controller

2.1.3Bagian Bagian PIC (Peripheral Interface Controller)A.CPUFungsi CPU di PIC adalah sama dengan mikrokontroler CPU normal. Sebuah PIC CPU terdiri dari beberapa sub unit seperti instruksi decoder, ALU, akumulator, unit kontrol, dll CPU di PIC biasanya mendukung Instruksi Reduced Set Computer (RISC) arsitektur (Reduced Instruction Set Computer) (RISC), jenis mikroprosesor yang berfokus pada proses yang cepat dan efisien dari satu set yang relatif kecil instruksi. desain RISC didasarkan pada premis bahwa sebagian besar instruksi komputer menerjemahkan dan mengeksekusi sederhana. Akibatnya, arsitektur RISC membatasi jumlah instruksi yang dibangun ke dalam mikrokontroler tetapi mengoptimalkan masing-masing sehingga dapat dilakukan dengan sangat cepat (biasanya dalam satu siklus clock tunggal.). RISC ini struktur memberikan keuntungan sebagai berikut.1. RISC struktur hanya memiliki 35 instruksi sederhana dibandingkan dengan yang lain.2. Waktu eksekusi yang sama untuk sebagian besar instruksi (kecuali sangat sedikit angka).3. Eksekusi waktu yang dibutuhkan sangat kurang (5 juta instruksi / detik (sekitar).

B. MemoriMemori dalam sebuah chip PIC digunakan untuk menyimpan data dan program sementara atau permanen. Seperti seperti mikrokontroler normal, chip PIC juga memiliki sejumlah RAM, ROM, EEPROM, memori flash lain, dllMemori ROM digunakan untuk penyimpanan permanen. Memori ROM juga disebut sebagai memori program. Sebuah chip PIC memiliki sejumlah memori ROM. Memori EEPROM adalah kategori lain memori ROM. Isi dalam perubahan EEPROM selama jangka waktu dan pada saat itu bertindak seperti memori RAM. Tetapi perbedaannya adalah setelah listrik padam, data tetap dalam chip ROM ini. Ini adalah salah satu keuntungan khusus EEPROM. Dalam chip PIC fungsi EPROM adalah untuk menyimpan nilai-nilai yang diciptakan selama runtime. Memori RAM adalah salah satu modul memori yang kompleks dalam sebuah chip PIC. Memori ini dikaitkan dengan berbagai jenis register (register fungsi khusus dan register tujuan umum) dan modul memori BANK (BANK 0, BANK 1, dll). Setelah listrik padam, isi dalam RAM akan dihapus. Seperti seperti mikrokontroler normal, memori RAM yang digunakan untuk menyimpan data sementara dan memberikan hasil langsung.

C. Flash Memori Ini adalah jenis khusus dari memori di mana BACA, TULIS, dan MENGHAPUS operasi dapat dilakukan berkali-kali. Jenis memori diciptakan oleh INTEL korporasi pada tahun 1980. Sebuah Chip PIC biasanya mengandung sejumlah memori flash.

D. Register Informasi yang disimpan dalam lokasi memori CPU yang disebut register. Register dapat dianggap sebagai alas kecil CPU, menyimpan instruksi atau data sementara. Register pada dasarnya diklasifikasikan menjadi berikut.1) General Purpose Register (GPR) Sebuah tujuan umum register (atau register prosesor) adalah tempat penyimpanan kecil yang tersedia pada CPU yang isinya dapat diakses lebih cepat dari penyimpanan lain yang tersedia di PIC. Sebuah tujuan umum daftar dapat menyimpan baik alamat data secara bersamaan.2) Register Fungsi Khusus (SFR) Ini juga merupakan bagian dari lokasi memori RAM. Dibandingkan dengan GPR, tujuan mereka adalah yang telah ditentukan selama waktu manufaktur dan tidak dapat diubah oleh pengguna. Hal ini hanya untuk fungsi-fungsi khusus khus.

E. InterupsiInterupsi adalah penundaan sementara dalam program berjalan. Penundaan ini menghentikan eksekusi saat interval tertentu. Ini Interval / delay biasanya disebut sebagai interupsi. Ketika permintaan interupsi tiba menjadi program eksekusi saat, kemudian berhenti eksekusi reguler. Interupsi dapat dilakukan oleh eksternal (hardware interrupt) atau internal (dengan menggunakan software).

F. Bis BUS adalah komunikasi atau transmisi data / penerimaan jalan di unit mikrokontroler. Dalam sebuah chip mikrokontroler normal, dua jenis bus biasanya tersedia.1) Data bus Bus data digunakan untuk mengatasi memori. Fungsi data bus interfacing semua komponen sirkuit di dalam chip PIC.2) Alamat bus Alamat bus banyak digunakan untuk mengatasi memori. Fungsi alamat bus untuk mengirimkan alamat dari CPU ke lokasi memori.

G.USART atau UARTPort ini digunakan untuk transmisi (TX) dan penerimaan (RX) data. Transmisi ini dimungkinkan dengan bantuan berbagai modul Data transceiver digital seperti RF, IR, Bluetooth, dll ini adalah salah satu cara paling sederhana untuk berkomunikasi chip PIC dengan perangkat lain.

H.OscillatorsUnit oscillator pada dasarnya osilasi / jam menghasilkan sirkuit yang digunakan untuk menyediakan jam pulsa yang tepat untuk chip PIC. Jam ini juga membantu pulsa waktu dan penghitungan aplikasi. Sebuah chip PIC biasanya menggunakan berbagai jenis generator jam. Menurut aplikasi dan jenis PIC digunakan, osilator dan frekuensi yang dapat bervariasi. RC (Resistor-Capacitor), LC (Induktor-Capacitor), RLC (Resistor-Induktor-kapasitor), osilator kristal, dll adalah osilator biasa digunakan dengan Sebuah chip PIC.

I.STACKSeluruh chip PIC memiliki luas untuk menyimpan alamat kembali. Daerah ini atau unit yang disebut Stack digunakan di beberapa kontroler antarmuka Peripheral. Hardware stack tidak dapat diakses oleh perangkat lunak. Tapi bagi sebagian besar pengendali, dapat dengan mudah diakses.

j.Input / output portPort ini digunakan untuk berbagai input / output device interfacing dan kenangan. Menurut jenis PIC, jumlah port dapat berubah.

K.Blok fungsi canggihBagian ini mencakup berbagai fitur canggih dari chip PIC. Menurut jenis PIC, fitur ini dapat berubah. Berbagai fitur canggih dalam antarmuka pengendali perifer power up timer, osilator start up timer, power on reset, menonton waktu anjing, cokelat keluar reset, dalam rangkaian debugger, pemrograman tegangan rendah, tegangan pembanding, PKC modul.

2.1.4Kelebihan dan Kekurangan PICKekurangan PIC Arsitektur :1. Peripheral Interface Controller hanya memiliki satu akumulator.2. Set instruksi Kecil.3. Registrasi beralih perbankan diperlukan untuk mengakses RAM dari perangkat lain.4. Operasi dan register tidak ortogonal.5. Memori Program ini tidak dapat diakses.

Kelebihan dari PIC Controlled Sistem1. KeandalanSistem dikontrol PIC sering berada mesin yang diharapkan untuk terus berjalan selama bertahun-tahun tanpa kesalahan apapun dan dalam beberapa kasus sembuh sendiri jika terjadi kesalahan (dengan bantuan dari pendukung firmware).2. KinerjaBanyak sistem embedded berbasis PIC menggunakan prosesor RISC pipelined sederhana untuk perhitungan dan sebagian besar dari mereka memberikan on-chip SRAM untuk penyimpanan data untuk meningkatkan kinerja.3. Konsumsi dayaSebuah sistem PIC dikendalikan beroperasi dengan konsumsi daya minimal tanpa mengorbankan kinerja. Konsumsi daya dapat dikurangi dengan mandiri dan dinamis mengontrol beberapa platform kekuasaan.4. MemoriSebagian besar sistem berbasis PIC adalah memori yang dapat diupgrade dan akan membantu dalam mudah menambahkan lebih banyak memori sesuai dengan penggunaan dan jenis aplikasi. Dalam aplikasi kecil memori inbuilt dapat digunakan.

2.1.5Mikrokontroler ATMEGA32 Merupakan sebuah mikrokontrolerlow powerCMOS 8bit berdasarkan arsitektur AVR RISC. Mikrokontroler ini memiliki karakteristiksebagai berikut.aMenggunakan arsitektur AVR RISC1.131 perintah dengan satuclock cycle2.32 x 8 register umumbData dan program memori1.32 KbIn-System Programmable Flash2.2 Kb SRAM3.1 KbIn- SystemEEPROMc.Two Wire Interfaced.USART Serial Communicatione.Master/Slave SPI Serial Interfacef. On-Chip Oscillatorg.Watch-dog Timerh32Bi-directional I/O Tegangan operasi 2,7 5,5 V

Arsitektur AVR ini menggabungkan perintah secara efektif dengan 32registerumum. Semua register tersebut langsung terhubung dengan ArithmeticLogic Unit (ALU) yang memungkinkan 2 register terpisah diproses dengan satuperintah tunggal dalam satu clock cycle. Hal ini menghasilkan kode yang efektifdan kecepatan prosesnya 10 kali lebih cepat dari pada mikrokontroler CISC biasa. Berikut adalah blok diagramMikrokontroler AVR ATMega32 :

Gambar 2.3 Diagram Blok ATMEGA32

Gambar 2.4 Pin Pin ATMEGA32

Secara fungsional konfigurasi pin ATMega32 adalah sebagai berikut :1. VCC2. GND (Ground)3. Port A (PA7 PA0) Port A adalah 8-bit port I/O yang bersifat bi-directional dan setiap pin memilki internal pull-up resistor. Output buffer port A dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port A digunakan sebagai input dan di pull-up secara langsung, maka port A akan mengeluarkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan. Pin-pin dari port A memiliki fungsi khusus yaitu dapat berfungsi sebagai channel ADC (Analog to Digital Converter) sebesar 10 bit. Fungsi-fungsi khusus pin-pin port A dapat ditabelkan seperti yang tertera pada tabel.

Tabel 2.1 Fungsi khususportA

PortAlternate Function

PA7ADC7 (ADC input channel 7)

PA6ADC6(ADC input channel6)

PA5ADC5(ADC input channel5)

PA4ADC4(ADC input channel4)

PA3ADC3(ADC input channel3)

PA2ADC2(ADC input channel2)

PA1ADC1(ADC input channel1)

PA0ADC0(ADC input channel0)

d. Port B (PB7 PB0)Port B adalah 8-bit port I/O yang bersifat bi-directional dan setiap pin mengandung internal pull-up resistor. Output buffer port B dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port B digunakan sebagai input dan di pull-down secara external, port B akan mengalirkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan.Tabel 2.2 Fungsi khususportB

PortAlternate Function

PB7SCK (SPI Bus Serial Clock)

PB6MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

PB6MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

PB5SS (SPI Slave Select Input)

PB3AIN1 (Analog Comparator Negative Input)OCO (Timer/Counter0 Output Compare Match Output)

PB2AIN0 (Analog Comparator Positive Input)INT2 (External Interrupt 2 Input)

PB1T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)

PB0T0 (Timer/Counter External Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output)

e. Port C (PC7 PC0)Port C adalah 8-bit port I/O yang berfungsi bi-directional dan setiap pin memiliki internal pull-up resistor. Output buffer port C dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port C digunakan sebagai input dan di pull-down secara langsung, maka port C akan mengeluarkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan. Fungsi-fungsi khusus pin-pin port C dapat ditabelkan seperti yang tertera pada tabel dibawah ini.

Tabel 2.3 Fungsi khususportC

PortAlternate Function

PC7TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2)

PC6TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1)

PC6TD1 (JTAG Test Data In)

PC5TD0 (JTAG Test Data Out)

PC3TMS (JTAG Test Mode Select)

PC2TCK (JTAG Test Clock)

PC1SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)

PC0SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)

f. Port D (PD7 PD0)Port D adalah 8-bit port I/O yang berfungsi bi-directional dan setiap pin memiliki internal pull-up resistor. Output buffer port D dapat mengalirkan arus sebesar 20 mA. Ketika port D digunakan sebagai input dan di pull-down secara langsung, maka port D akan mengeluarkan arus jika internal pull-up resistor diaktifkan. Fungsi-fungsi khusus pin-pin port D dapat ditabelkan seperti yang tertera pada tabel dibawah ini.

Tabel 2.4 Fungsi khususportD

PortAlternate Function

PD7OC2 (Timer / Counter2 Output Compare Match Output)

PD6ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD6OCIB (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output)

PD5TD0 (JTAG Test Data Out)

PD3INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD2INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD1TXD (USART Output Pin)

PD0RXD (USART Input Pin)

2.1.6Mikrokontroler ATMEGA8535Mikrokontroler merupakan suatu komponen elektronika yang didalamnya terdapat rangkaian mikroprosesor, memori (RAM/ROM) dan I/O, rangkaian tersebut terdapat dalam level chip atau biasa disebut single chip microcomputer. Pada mikrokontroler sudah terdapat komponen-komponen mikroprosesor dengan bus-bus internal yang saling berhubungan. Komponenkomponen tersebut adalah RAM, ROM, Timer, komponen I/O paralel dan serial, dan interrupt controller. Dengan harga yang terjangkau memungkinkan mikrokontroler digunakan pada berbagai sistem elektronis, seperti pada robot, sistem alarm, peralatan telekomunikasi, hingga sistem automasi industri.

a. Chip Mikrokontroler ATmega8535Mikrokontroler sebagai sebuah one chip solution pada dasarnya adalah rangkaian terintregrasi (Integrated Circuit-IC) yang telah mengandung secara lengkap berbagai komponen pembentuk sebuah komputer. Berbeda dengan penggunaan mikroprosesor yang masih memerlukan komponen luar tambahan seperti RAM, ROM, Timer, dan sebagainya untuk sistem mikrokontroler, tambahan komponen diatas secara praktis hampir tidak dibutuhkan lagi. Hal ini disebabkan semua komponen penting tersebut telah ditanam bersama dengan sistem prosesor ke dalam IC tunggal mikrokontroler bersangkutan. Dengan alasan itu sistem mikrokontroler dikenal juga dengan istilah populer the real Computer On a Chip (komputer utuh dalam keping tunggal), sedangkan sistem mikroprosesor dikenal dengan istilah yang lebih terbatas yaitu Computer On a Chip (komputer dalam keping tunggal).Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), 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. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.

Gambar 2.5 Diagram Blok ATMEGA8535

b. Konfigurasi Pin ATmega8535Konfigurasi pin ATmega8535 bisa dilihat pada gambar 2.6, Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATmega8535 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 pin masukan 4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, komparator analog dan SPI.5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog dan Timer Oscilator.6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

c. Bahasa Program AVR ATMEGAOperasi Port Input / Output1. in : membaca data I/O port ke dalam register Contoh : in r16,PinA 2. out : menulis data register ke I/O port Contoh : out PortA,r16 3. ldi : (load immediate) : menulis konstanta ke register sebelum konstanta tersebut dikeluarkan ke I/O port Contoh : ldi r16,0xff 4. sbi : (set bit in I/O) : membuat logika high pada sebuah bit I/O port Contoh : sbi PortB,7 5. cbi : (clear bit in I/O) : membuat logika low pada sebuah bit I/O port Contoh : cbi PortB,5 6. sbic : (skip if bit in I/O is clear) : lompati satu instruksi jika bit I/O port dalam kondisi clear/low Contoh : sbic PortA,3 7. sbis : (skip if bit in I/O is set) : lompati satu instruksi jika bit I/O port dalam kondisi set/high Contoh : sbis PortB,3

Operasi Aritmatika1. add : Menambahkan isi dua register. Contoh : add r15,r14 ; r15=r15+r142. adc : Menambahkan isi dua register dan isi carry flag Contoh : adc r15,r14 ; r15=r15+r14+C3. sub : Mengurangi isi dua register. Contoh : sub r19,r14 ; r19=r19-r144. mul : Mengalikan dua register. Perkalian 8 bit dengan 8 bit menghasilkan bilangan 16 bit yang disimpan di r0 untuk byte rendah dan di r1 untuk byte tinggi. Untuk memindahkan bilangan 16 bit antar register digunakan instruksi movw (copy register word). Contoh : mul r21,r20 ; r1:r0=r21*r20

Operasi Logika1. and : Untuk meng-and-kan dua register Contoh : and r23,r27 ; r23=r23 and r272. andi : Untuk meng-and-kan register dengan konstanta immediate Contoh : andi r25,0b111100003. or : Untuk meng-or-kan dua register Contoh : or r18,r17 ; r18=r18 or r174. ori : Untuk meng-or-kan register dengan konstanta immediate Contoh : ori r15,0xfe5. inc : Untuk menaikkan satu isi sebuah register Contoh : inc r146. dec : Untuk menurunkan satu isi sebuah register Contoh : dec r157. clr : Untuk mengosongkan (membuat jadi nol) isi register Contoh : clr r15 ; r15=0x008. ser : Set all bit in register. Membuat jadi satu isi register Contoh : ser r16 ; r16=0xff

Instruksi Percabangan1. sbic (skip if bit in I/O is cleared) : Skip jika bit I/O yang diuji clear2. sbis (skip if bit in I/O is set) : Skip jika bit I/O yang diuji set3. sbrc (skip if bit in register is clear) : Skip jika bit dalam register yang diuji clear4. cp (compare) : Membandingkan isi dua register5. mov (move) : Meng-copy isi dua register6. cpi (compare with immediate) : Membandingakan isi register dengan konstanta tertentu.7. breq (branch if equal) : Lompat ke label tertentu jika suatu hasil perbandingan adalah sama.8. brne (branch if not equal) : Lompat ke label tertentu jika suatu hasil perbandingan adalah tidak sama.9. rjmp (relative jump) : Lompat ke label tertentu.10. rcall (relative call) : Memanggil subroutin.11. ret (return) : Keluar dari subrutin.

2.2Programmable Logic Controller (PLC)2.2.1Sejarah PLCPLC pertama kali diperkenalkan pada tahun 1960-an.Alasan utama perancangan PLC adalah untuk menghilangkan beban ongkos perawatan dan penggantian sistem control mesin berbasis relay. Bedford Associates (Bedford, MA) mengajukan usulan yang di beri nama MODICON (kepanjangan dari Modular Digital Controller) untuk perusahaan-perusahaan mobil di Amerika. Sedangkan perusahaan lain mengajukan sistem berbasis computer (PDP-8). MODICON 084 merupakan PLC pertama di dunia yang di gunakan pada produk komersial.Saat kebutuhan produksi berubah maka demikian juga dengan sistem control-nya. Hal ini menjadi sangat mahal jika perubahannya terlalu sering. Karena relai merupakan alat mekanik,maka tentu saja memiliki umur hidup atau mesa penggunaanya terbatas,yang akhirnya membutuhkan jadwal perawatan yang ketat. Pelacakan kerusakan atau kesalahan menjadi cukup membosankan jika banyak relai yang digunakan. Bayangkan saja sebuah panel yang dilengkapi monitor ratusah hingga ribuan relai yang terkandung dalam sistem tersebut.Dengan demikian pengontrolan baru (the new controller) ini harus memudahkan para teknisi perawatan dan teknisi lapangan melakukan pmrograman. Umur alat harus menjadi lebih panjang dan program proses dapat dimodipikasi atau dirubah dengan lebih mudah. Serta harus mampu bertahan dalam lingkungan industri yang keras.Jawabannya penggunaan teknik pemrograman yang telah banyak digunakan. (Masalah kebiasaan dan pada dasarnya bahwa People do not like to change) dan mengganti bagian-bagian mekanik dengan teknologi solid-state (IC atau mikro elektronika atau sejenisnya).Pada pertengahan tahun 1970-an,teknologi PLC yang dominan adalah sekuenser mesin kondisi dan CPU berbasis bit-slice. Proses AMD 1901 dan 1903 cukup popular digunakan dalam MODICON dan PLC A-B. Mikroprosesor konvensional kekurangan daya dalam menyelesaikan secara cepat logika PLC untuk semua PLC, kecuali PLC kecil. Setelah mikroprosesor konvensional mengalami perbaikan dan pengembangan, PLC yang besar-besar mulai banyak menggunakan-nya. Bagai manapun juga, hingga saat ini masih ada yang berbasis pada AMD 2903.Kemampuan komunikasi pada PLC mulai muncul pada awal-awal tahun 1973. Sistem yang pertama adalah Modbus-nya MODICON. Dengan demikian PLC bias melakukan komunikasi dengan PLC lain dan bias ditempatkan lebih jauh dari lokasi mesin sesungguhnya yang dikontrol. Sekarang komampuan komunikasi ini dapat digunakan untuk mengirimkan dan menerima berbagai macam tegangan untuk membolehkan dunia analog ikut terlibat. Tetapi bagaimanapun juga, saat itu merupakan tahun sangat hebat untuk PLC.Pada tahun 1980-an dilakukan usaha untuk menstandarisasi komunikasi dengan protokol otomasi pabrik milik General Motor (General Motors Manufacturing Automation Protocol) (MAP). Juga merupakan waktu untuk memperkecil ukuran PLC dan pembuatan prangkat lunak pemrograman melalui pemrograman simbolik dengan komputer PC dari pada pemrograman terminal pemrograman atau menggunakan pemrograman genggam (Handheld Perogrammer). Sekarang, PLC terkecil seukuran dengan sebuah control relai tunggal (seperti produk ZEN Programmabel Relay dari Omron).Tahun 1990-an dilakukan reduksi protokol baru dan moderinisasi lapisan fisik dari protocol-reotokol popular yang bertahan pada tahun 1980-an. Standar terakhir (ICE 1131-3) berusaha untuk menggabungkan bahasa pemrograman PLC dibawah satu standar internasional sekarang bisa dijumpai PLC-PLC yang dapat diprogram dalam diagram fungsi blok, daftar intruksi, C dan teks terstruktur pada saat bersamaan.

2.2.2Komponen Komponen PLCPLC seseungguhnya merupakan sistem mikrokontroler khusus untuk industry, artinya seperangkat perangkat lunak dan keras yang di adaptasi untuk keperluan aplikasi dalam dunia industri.Elemen-elemen dasar sebuah PLC

Gambar 2.6 Elemen Elemen Dasar PLC

A. Unit Pengolahan Pusat (CPU - Central Prosesing Unit)Untuk pengolah pusat atau CPU merupakan otak dari sebuah kontroler PLC, CPU itu sendiri biasanya merupakan sebuah mikrokontroler (persi mini mikro komputer lengkap). Pada awalnya merupakan mikrokontroler 8-bit seperti 8051, namun saat ini bias merupakan mikrokontroler 16-atau 32-bit. Biasanya, untuk produk-produk PLC buatan Jepang, mikrokontrolernya adalah Hitachi dan Fujitsu, sedangkan untuk produk Eropa banyak menggunakan Siemens dan Motorola untuk produk-produk Amerika. CPU ini juga menangani komunikasi dengan piranti eksternal, interkonrktivitas antara bagian-bagian internal PLC, eksekusi program, manajemen memori, mengawasi atau masukan dan memberikan sinyal ke keluaran (sesuai dengan proses atau program yang dijalankan). Kontroler suatu PLC memiliki memiliki suatu rutin kompleks yang digunakan untuk memeriksa memori agar dapat dipastikan memori PLC tidak rusak, hal ini dilakukan karna alasan keamanan. Hal ini bias dijumpai dengan adanya indikator lampu pada badan PLC sebagai indikator terjadinya kesalahan atau kerusakan.

B. MemoriMemori sistem (saat ini banyak yang mengimplementasikan prnggunaan teknologi Flash) digunakan oleh PLC untuk sistem kontrol proses. Selain berfungsi untuk menyimpan sistem operasi juga digunakan untuk menyimpan program yang harus dijalankan dalam bentuk biner, hasil terjemahan diagram tangga yang dibuat oleh pengguna atau pemrogram. Isi dar memori Flesh tersebut dapat berubah (bahkan dapat juga dikosongkan atau dihapus) jika memang dikehendaki seperti itu tetapi yang jelas dengan penggunaan teknologi flash, proses penghapusan dan penginstalan kembali memori dapat dilakukan dengan mudah (dan cepat). Pemrograman PLC biasanya dilakukan melalui kanal serial komputer yang bersangkutan. Memori pengguna dibagi menjadi beberapa blok yang memiliki fungsi khusus. Beberapa bagian memori digunakan untuk menyimpan setatus masukan dan keluaran. Status yang sesungguhnya dari masukan maupun keluaran disimpan dalam logika atau bilangan 0 dan 1 (dalam lokasi bit memori tertentu). Masing-masing masukan atau keluaran berkaitan dengan sebuah bit dalam memori. Sedangkan bagian dari memori digunakan untuk menyimpan isi variable-variabel yang digunakan dalam program yang dituliskan. Misalnya, nilai pewaktu atau nilai pencacah bias dicampur dalam bagian memori ini.

C. Catu Daya PLCCatu daya listrik digunakan untuk memberikan pasokan catu daya keseluruh bagian PLC (termasuk CPU, memori dan lain-lain). Kebanyakan PLC bekerja dengan catu daya 24 VCD atau 220 VAC. Beberapa PLC catu daya-nya tepisah (sebagai modul tersendiri). Yang demikian biasanya merupakan PLC besar, sedangkan yang medium atau kecil, catu daya sudah menyatu penggunaan harus menentukan berapa besar arus yang diambil dari modul keluaran/masukan untuk memastikan catu daya yang bersangkutan menyediakan sejumlah arus yang memeng dibutuhkan. Tipe modul yang berbeda menyediakan sejumlah besar arus listrik yang berbeda.Catu daya listrik ini biasanya tidak digunakan untuk memberikan catu daya langsung ke masukan maupun keluaran, artinya masukan dan keluaran murni merupakan saklar (baik relai maupun optoisolator). Pengguna harus menyediakan catu daya terpisah untuk masukan dan keluaran PLC. Dengan cara demikian, maka lingkungan industry dimana PLC digunakan tidak akan merusak PLC-nya itu sendiri karena memiliki catu daya terpisah antara PLC dengan jalur-jalur masukan dan keluaran.D. Masukan Masukan PLCKecerdasan sebuah sistem terotomasi sengat tergantung pada kemampuan sebuah PLC untuk membaca sinyal dari berbagai macam jenis sensor dan piranti-piranti masukan lainnya. Untuk menditeksi atau kondisi atau setatus suatu keadaan atau proses yang sedang terjadi, misalnya, berapa cacah barang yang sudah diproduksi, ketinggian permukaan air, tekanan udara dan lainnya, maka dibutuhkan sensor-sensor yang tepat untuk masing-masing kondisi atau keadaan yang akan dideteksi tersebut. Dengan kata lain, sinyal-sinyal masukan tersebut dapat berupa logika (ON atau OFF) maupun analog. PLC kecil biasanya hanya memiliki jalur masukan digital saja, sedangkan yang besar mampu menerima masukan analog melalui unit khusus yang terpadu dengan PLC-nya. Salah satu nilai analog yang sering dijumpai adalah sinyal arus 4 hingga 20 mA (atau mV) yang diperoleh dari berbagai macam sensor.Lebih canggih lagi, peralatan ini dapat dijadikan masukan untuk PLC, seperti citra pada kamera, robot (misalnya, robot bisa mengirim sinyal ke PLC sebagai suatu informasi bahwa robot tersebut selesai memindahkan suatu objek dan lain sebagainya) dan lain-lain.

E. Pengaturan atau Antarmuka MasukanAntarmuka masukan berada di antara jalur masukan yang sesungguhnya dengan unit CPU. Tujuannya adalah melindungi CPU dan sinyal-sinyal yang tidak dikehendaki yang biasanya merusak CPU itu sendiri. Modul antarmka masukan ini berfungsi untuk mengonversi atau mengubah sinyal-sinyal yang sesuai dengan tegangan kerja CPU yang bersngkutan (misalnya, masukan dari sensor dengan tegangan kerja 24 VCD harus dikonversikan menjadi tegangan 5 VCD agar sesuai demngan tegangan kerja CPU). Hal ini dengan mudah bisa dilakukan menggunakan rangkaian opto-isolator .

Gambar 2.7 Rangkaian antarmuka masukan PLC

F. Keluaran Keluaran PLCSistem terotomasi tidaklah akan kengkap jika tidak ada fasilitas keluaran atau fasilitas untuk menghubungkan dengan alat-alat eksternal (yang dikendalikan). Beberapa alat atu piranti yang banyak digunakan adalah motor, selnoida, relai, lampu indikator, speaker dan lain sebagainya. Keluaran ini dapat berupa analog maupun digital. Keluaran digital berlaku seperti sebuah saklar, menghubungkan dan memutuskan jalur. Kekurangan analog digunakan untuk menghasilkan sinyal analog (misalnya, perubahan tegangan untuk pengendalian motor secara regulasi linear sehingga diperoleh kecepatan putar tertentu).

G. Pengaturan Atau Antarmuka KeluaranSebagai mana pada antarmuka masukan, keluaran juga membutuhkan antarmuka yang sama yang digunakan untuk memberikan perlindungan antara CPU dengan peralatan eksternal, cara kerjanya juga sama yang menyalakan dan mematikan LED didalam optosiolator sekarang adalah CPU, sedangkan yang membaca status photo transistor, apakah menghantarkan arus atau tidak, adalah peralatan atau piranti aksternal.

Gambar 2.8 Rangkaian antarmuka keluaran PLC

H. Jalur Eksekusi atau TambahanSetiap PLC biasanya memiliki jumlah masukan dan keluaran yang terbatas. Jika diinginkan, lumlah ini dapat ditambah menggunakan sebuah modul keluaran dan masukan tambahan (I/0 wxpansion atau I/0 extansion module).

2.2.3Tipe PLCUnit PLC dibuat dalam banyak model/tipe. Pemilihan suatu tipe harus mempertimbangkan:1. Jenis Catu DayaPLC adalah sebuah peralatan elektronik. Dan setiap peralatan elektronik untuk dapat beroperasi membutuhkan catu daya. Ada dua jenis catu daya untuk disambungkan ke PLC yaitu AC dan DC.2. Jumlah I/O (Input / Output)Pertimbangan lain untuk memilih unit PLC adalah jumlah terminal I/O nya. Jumlah terminal I/O yang tersedia bergantung kepada merk PLC. Misalnya PLC merk OMRON pada satu unit tersedia terminal I/O sebanyak 10, 20, 30, 40 atau 60. Jumlah terminal I/O ini dapat dikembangkan dengan memasang Unit I/O Ekspansi sehingga dimungkinkan memiliki 100 I/O. Pada umumnya, jumlah terminal input dan output megikuti perbandingan tertentu, yaitu 3:2. Jadi, PLC dengan terminal I/O sebanyak 10 memiliki terminal input 6 dan terminal output 4.3. Tipe Rangkaian OutputPLC dibuat untuk digunakan dalam berbagai rangkaian kendali. Bergantung kepada peralatan output yang dikendalikan, tersedia tiga tipe rangkaian output yaitu: output relay, output transistor singking dan output transistor soucing.Di bawah ini diberikan tabel yang menunjukkan jenis catu daya, jumlah I/O,b dan tipe rangkaian output.

Gambar 2.9 Beberapa Jenis PLC dan terminal in dan out

2.2.4Spesifikasi PLC CPM1APenggunaan PLC harus memperhatikan spesifikasi teknisnya. Mengabaikan hal ini dapat mengakibatkan PLC rusak atau beroperasi secara tidak tepat (mal-fungsi).Berikut ini diberikan spesifikasi unit PLC yang terdiri atas spesifikasi umum, spesifikasi input, dan spesifikasi output.

Gambar 2.10 Spesifikasi Digital Point Input

Tabel 2.5 Spesifikasi InputButirSpesifikasi

Tegangan input24 VDC +10%/-15%

Impedansi input2,7 k

Arus input8 mA

Tegangan/arus on17 VDC input, 5 mA

Tegangan/arus off5 VDC maks, 1 mA

Tunda on10 ms

Tunda off10 ms

Konfigurasi rangkaian input

Tabel 2.6 Spesifikasi OutputButirSpesifikasi

Kapasitas Switching maksimum2 A, 250 VAC (cos = 1)2 A, 24 VDC

Kapasitas Switching minimum10 mA, 5 VDC

Usia kerja relayListrik : 150.000 operasi (beban resistif 24 VDC) 100.000 operasi (beban induktif)Mekanik : 20.000.000 operasi

Tunda ON15 ms maks

Tunda OFF15 ms maks

Konfigurasi rangkaian output

2.2.5Keunggulan Sistem Kendali PLCSistem kendali PLC memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan sistem kendali elektromagnetik sebagai berikut:1. Pengawatan sistem kendali PLC lebih sedikit.2. Modifikasi sistem kendali dapat dengan mudah dilakukan dengan cara mengganti program kendali tanpa merubah pengawatan sejauh tidak ada tambahan peralatan input/output.3. Tidak diperlukan komponen kendali seperti timer dan hanya diperlukan sedikit kontaktor sebagai penghubung peralatan output ke sumber tenaga listrik.4. Kecepatan operasi sistem kendali PLC sangat cepat sehingga produktivitas meningkat.5. Biaya pembangunan sistem kendali PLC lebih murah dalam kasus fungsi kendalinya sangat rumit dan jumlah peralatan input/outputnya sangat banyak.6. Sistem kendali PLC lebih andal.7. Program kendali PLC dapat dicetak dengan cepat.

2.2.6 Penerapan Sistem Kendali PLCSistem kendali PLC digunakan secara luas dalam berbagai bidang antara lain untuk mengendalikan:1. Traffic light.2. Lift.3. Konveyor.4. Sistem pengemasan barang.5. Sistem perakitan peralatan elektronik.6. Sistem pengamanan gedung.7. Robot.8. Pemrosesan makanan dan lain lain.2.2.7 Langkah Langkah Desain Sistem Kendali PLCPengendalian sistem kendali PLC harus dilakukan melalui langkah-langkah sistematik sebagai berikut:1. Memilih PLC dengan spesifikasi yang sesuai dengan sistem kendali.2. Memasang Sistem Komunikasi.3. Membuat program kendali.4. Mentransfer program ke dalam PLC.5. Memasang unit.6. Menyambung pengawatan I/O.7. Menguji coba program.8. Menjalankan program.2.2.8 Teknik Pemograman PLC1.Unsur-unsur ProgramProgram kendali PLC terdiri atas tiga unsur yaitu : alamat, instruksi, dan operand. Alamat adalah nomor yang menunjukan lokasi, intruksi, atau data dalam daerah memori. Instruksi harus disusun secara berurutan dan menempatkanya dalam alamat yang tepat sehingga seluruh instruksi dilaksanakan mulai dari alamat terendah hingga alamat tertinggi dalam program. Intruksi adalah perintah yang harus dilaksanakan PLC. PLC hanya dapat melaksanakan instruksi yang ditulis menggunakan ejaan yang sesuai. Oleh karena itu, pembuat program harus memperhatikan tata cara penulisan instruksi. Operand adalah nilai berupa angka yang ditetapkan sebagai data yang digunakan untuk suatu instruksi. Operand dapat dimasukkan sebagai konstanta yang menyatakan nilai angaka nyata atau merupakan alamat data dalam memori.2.Bahasa PemogramanProgram PLC dapat dibuat dengan menggunakan beberapa cara yang disebut bahasa pemograman. Bentuk program berbeda-beda sesuai dengan bahasa pemograman yang digunakan. Bahasa pemograman tersebut antara lain : diagram ladder, kode mneumonik, diagram blok fungsi, teks terstruktur. Beberapa merk PLC hanya mengembangkan program diagram ladder dan kode mneumonik.a. Diagram LadderDiagram ladder terdiri atas sebuah garis vertikal di sebelah kiri yang disebut bus bar, dengan garis bercabang ke kanan yang disebut rung. Sepanjang garis instruksi, ditempatkan kontak-kontak yang mengendalikan/mengkondisikan instruksi lain di sebelah kanan. Kombinasi logika kontak-kontak ini menentukan kapan dan bagaimana instruksi di sebelah kanan dieksekusi. Contoh diagram ladder ditunjukan pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.11 Contoh Diagram Ladder

b. Kode Mneumonik Kode Mneumonik memberikan informasi yang sama persis seperti halnya diagram ladder. Sesungguhnya, program yang disimpan di dalam memori PLC dalam bentuk mneumonik memori PLC dalam bentuk iagardam ladder.

Gambar 2.12 Contoh Kode Mneumonik

3. Instruksi Diagram LadderInstruksi diagram ladder adalah instruksi sisi kiri yang mengkondisikan instruksi lain di sisi kanan. Pada program diagram ladder instruksi ini disimbolkan dengan kontak-kontak seperti pada rangkaian kendali elektromagnet. Instruksi diagram ladder terdiri atas enam instruksi ladder dan dua instruksi blok logika. Instruksi blok logika adalah instruksi yang digunakan untuk menghubungkan bagisn yang lebih kompleks.Instruksi LOD dimulai dengan dengan barisan logic yang dapat diterapkan menjadi ladder diagram rung. Instruksi LOD digunakan setiap kali rung baru dimulai.

Tabel 2.7 Gerbang Logika

4. Console Pemrograman

Gambar 2.13 Contoh Program consoleConsole pemrograman merupakan bagian penting, console merupakan alat yang dipergunakan untuk menginput program yang telah ditulis ke dalam PLC, dengan kata lain console merupakan alat yang dipergunakan untuk memasukkan program ke dalam memori PLC, adapun bentuk dari console dapat dilihat pada gambar di atas yang kanan. CPU PLC dapat diset ke 3 mode/posisi PROGRAM, MONITOR, atau RUN yang dapat dilihat dari tampilan Programming Console (PC).2.2.9 Contoh Pemogramana. TimerTimer, adalah instruksi yang jika instruksi ini diberikan input ON kepadanya, maka setelah selang waktu yang ditentukan, outputtimerini akan berubah dari keadaan awal OFF menjadi ON sampai dengan inputtimerdimatikan (ON->OFF).Untuk lebih jelasnya, lihat gambar dibawah ini:

Gambar 2.14 Contoh Pemograman Menggunakan Intruksi Timer

Gambar di atas adalah diagramladdersederhana untuk menghidupkan suatu lampu menggunakan timer. Dariladderdi atas, maka jika saklar 0.00 dihidupkan, makatimerakan mulai bekerja, dan lampu belum hidup. Setelah selang waktu 2 sekon (20 x 100 ms) maka TIM000 akan ON dan membuat lampu 10.00 HIDUP. Lampu akan langsung mati jika saklar dimatikan.

b. CounterCounter, adalah instruksi yang jika diberikan input ON setelah beberapa kali seperti yang diinginkan oleh programmer, maka outputcounterakan berubah dari keadaan awal OFF menjadi ON sampai dengan kita memberikan input ON pada bagian resetcounter.Untuk lebih jelasnya, lihat gambar di bawah ini:

Gambar 2.15 Contoh Pemograman Menggunakan Intruksi Counter

Gambar di atas adalah diagram ladder sederhana untuk menghidupkan suatu lampu menggunakan counter. Dariladderdi atas, jika kita menekan tombol 1 (0.00) sebanyak 3 kali maka CNT000 akan ON dan membuat lampu 10.00 HIDUP. Jika kita terus menekan tombol 1 sampai beberapa kali, misalnya sepuluh kali. maka tetap saja CNT000 akan terus ON. Yang bisa mematikan CNT000 atau dengan kata lain mematikan lampu adalah tombol 2. Cukup menekan tombol 2 sekali, maka lampu akan OFF. Jadi pada program diatas, lampu akan menyala setelah kita menekan tombol 1 sebanyak 3 kali dan lampu akan mati jika kita menekan tombol 2. Jika kita sudah menekan tombol 1 sebanyak 2 kali, namun setelah itu kita menekan tombol 2, maka jika ingin menghidupkan lampu, harus mulai dari awal lagi, yaitu dengan menekan tombol 1 sebanyak 3 kali, karena yang 2 kali tadi sudah direset oleh tombol 2.

2.3 HMI (Human Machine Interface)HMI (Antarmuka manusia-mesin) adalah komponen perangkat tertentu yang mampu menangani interaksi antara manusia dan mesin. Antarmuka terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak yang memungkinkan input dari pengguna harus diterjemahkan sebagai sinyal untuk mesin yang memberikan hasil yang dibutuhkan kepada pengguna. Teknologi HMI (antarmuka manusia-mesin) telah digunakan dalam industri yang berbeda seperti elektronik, hiburan, militer, medis, dll. HMI membantu dalam mengintegrasikan manusia ke dalam sistem teknologi yang kompleks.

Gambar 2.16 Human Machine Interface (HMI)Di HMI, interaksi pada dasarnya terdiri dari dua jenis, yaitu, manusia ke mesin dan mesin ke manusia. Sejak teknologi HMI meluas, antarmuka yang terlibat dapat mencakup sensor gerak, keyboard dan perangkat peripheral, interface pengenalan suara dan interaksi lain di mana informasi dipertukarkan menggunakan penglihatan, suara, panas dan mode kognitif dan fisik lainnya yang dianggap sebagai bagian dari HMIs.Meskipun dianggap sebagai bidang teknologi mandiri, teknologi HMI dapat digunakan sebagai adaptor untuk teknologi lainnya. Dasar bangunan HMIs sangat tergantung pada pemahaman kemampuan fisik, perilaku dan mental manusia. Dengan kata lain, ergonomi membentuk prinsip-prinsip di balik HMIs. Selain meningkatkan pengalaman pengguna dan efisiensi, HMIs dapat memberikan kesempatan yang unik untuk aplikasi, belajar dan rekreasi. Bahkan, HMI membantu dalam akuisisi cepat keterampilan bagi pengguna. Sebuah HMI baik mampu memberikan interaksi yang realistis dan alami dengan perangkat eksternal.Keunggulan yang disediakan perusahaan HMIs termasuk adalah pengurangan kesalahan, peningkatan sistem dan efisiensi pengguna, meningkatkan keandalan dan pemeliharaan, peningkatan penerimaan pengguna dan kenyamanan pengguna, pengurangan pelatihan dan keterampilan pengoperasian, pengurangan stres fisik atau mental bagi pengguna, pengurangan kejenuhan tugas, meningkat ekonomi produksi dan produktivitas. Touchscreens dan switch membran dapat dianggap sebagai contoh HMIs. Teknologi HMI juga banyak digunakan dalam virtual dan layar datar, pengenalan pola, internet dan akses komputer pribadi, input data untuk perangkat elektronik, dan informasi fusion. Badan profesional seperti GEIA dan ISO memberikan standar dan pedoman yang berlaku untuk HMI.

Gambar 2.17 Diagram Blok HMI

Jadi apabila operator mengoperasikan HMI atau menginput masukan yang dia inginkan maka HMI akan mentransfer data tersebut ke PLC kemudian PLC akan memprogram atau memproses data tersebut yang kemudian ditransfer ke penggerak atau driver, di dalam penggerak data akan menghasilkan output yang berupa motor.

2.3.1Fungsi HMIFungsi dari HMI adalah sebagai berikut:1. Memberikan informasi plant yang up-to-date kepada operator melalui graphical user interface.2. Menerjemahkan instruksi operator ke mesin.3. Memonitor keadaan yang ada di plant.4. Mengatur nilai pada parameter yang ada di plant.5. Mengambil tindakan yang sesuai dengan keadaan yang terjadi.6. Memunculkan tanda peringatan dengan menggunakan alarm jika terjadi sesuatu yang tidak normal.7. Menampilkan pola data kejadian yang ada di plant baik secara real time maupun historical (Trending history atau real time).

2.3.2Bagian Bagian Utama Pada HMIHMI terdiri dari beberapa bagian, yaitu:1. Tampilan Statis dan DinamikPada tampilan HMI terdapat dua macam tampilan yaitu Obyek statis dan Obyek dinamik,a. Obyek statis, yaitu obyek yang berhubungan langsung dengan peralatan atau database. Contoh : teks statis, layout unit produksi.b. Obyek dinamik, yaitu obyek yang memungkinkan operator berinteraksi dengan proses, peralatan atau database serta memungkinkan operator melakukan aksi kontrol. Contoh : push buttons, lights, charts.2. Manajemen Alarm Suatu sistem produksi yang besar dapat memonitor sampai dengan banyak alarm. dengan banyak alarm tersebut dapat membingungkan operator. Setiap alarm harus di-acknowledged oleh operator agar dapat dilakukan aksi yang sesuai dengan jenis alarm. Oleh karena itu dibutuhkan suatu manajemen alarm dengan tujuan mengeleminir alarm yang tidak berarti. Jenis-jenis alarm yaitu:a) Absolute Alarm1. High dab High-High2. Low dan Low-Lowb) Deviation Alarm1. Deviation High2. Deviation Lowc) Rate of Change Alarms1. Positive Rate of Change2. Negative Rate of Change3. Trending Perubahan dari variable proses kontinyu paling baik jika dipresentasikan menggunakan suatu grafik berwarna. Grafik yang dilaporkan tersebut dapat secara summary atau historical.4. ReportingDengan reporting akan memudahkan pembuatan laporan umum dengan menggunakan report generator seperti alarm summary reports. Selain itu, reporting juga bisa dilaporkan dalam suatu database, messaging system, dan web based monitoring. Pembuatan laporan yang spesifik dibuat menggunakan report generator yang spesifik pula. Laporan dapat diperoleh dari berbagai cara antara lain melalui aktivasi periodik pada selang interfal tertentu misalnya kegiatan harian ataupun bulanan dan juga melalui operator demand.

2.3.3Fitur Fitur yang Terdapat Dalam HMI PT. PLN

Keterangan:

1. Untuk menampilkan gambar fungsi dummy breaker2. Untuk menampilkan gambar geografis 20 KV Bandung Raya3. Untuk menampilkan Menu Single Line Diagram 20 KV4. Untuk menampilkan Single Line SCADATEL Connection5. Untuk menampilkan Konfigurasi Sistem Master SCADATEL6. Untuk menampilkan Menu Alarm List 7. Untuk menampilkan Menu Event Summary 8. Untuk menampilkan fungsi Sistem Summaries 32

9 . Untuk on / off fungsi sound alarm

10. Untuk fungsi capture gambar

11. Untuk fungsi Edit fungsi XIS (Historical Data) 12. Untuk melihat pengaturan View Area

13. Untuk fungsi pengaturan Control Area

14. Untuk fungsi pergantian Shift (shift change) 15. Untuk fungsi keluar dari Sistem SCADATEL (Log Out)

16. Untuk fungsi Log Out (bila akan ganti user)

17. Untuk melihat fungsi Database Management Tools (DMT)

18. Untuk fungsi Mode Selector (melihat model dari fungsi window popup)19. Untuk mengarahkan tampilan baru kearah kanan, kiri atau tengah dari monitor (tombol navigasi)20. Untuk fungsi geser kiri,kanan,atas,bawah secara bebas 21. Untuk fungsi geser kiri,kanan,atas,bawah secara vertikal atau horizontal22. Untuk menampilkan fungsi help

2.3.4Perancangan HMISistem HMI yang sangat handal yang memberikan keamanan, hemat biaya, konsisten dan kinerja intuitif bergantung pada penerapan teknik praktik terbaik di seluruh desain dan tata letak panel, produksi, pengujian, dan proses jaminan kualitas. Sama seperti penting, pengetahuan yang mendalam dan kepatuhan terhadap semua ergonomis, keamanan, dan standar industri yang relevan harus menginformasikan setiap langkah dari desain dan siklus manufaktur. Definisi yang jelas tentang persyaratan fungsional, tingkat operator keahlian, dan komunikasi / interaksi dengan sistem lain memberikan titik awal dalam proses desain pengetahuan intensif.Berikut ini merupakan langkah-langkah unutk merancang sistem HMI :1. Kebutuhan fungsional/operasional.2. Menetapkan operator.3. Pemilihan teknologi kontrol terbaik.4. Terhubung dengan sistem HMI.5. Pertimbangan keselamatan.6. Sistem HMI berstandar dan Internasional2.3.5 Keuntungan HMIBerikut ini keuntungan menggunakan sistem kontrol HMI :1. Pengoperasiannya dapat diandalkan pada semua aplikasi2. Sistem HMI memungkinkan semua elemen tubuh manusia, seperti menyentuh, melihat, mendengar untuk menjalankan fungsi kontrol dan menerima balasan untuk pengaturan.3. HMI didesain baik dengan langsung menampilkan tampilan perangkat yang mau diatur secara virtual setiap saat.4. Keefektifan dalam menemukan permasalahan pada sistem.5. Melakukan pengawasan tanpa langsung terjun ke lapangan.

2.3.6 Aplikasi HMIBerikut ini beberapa aplikasi HMI :1. Gas Turbine (steam cooling system)

Gambar 2.18 Aplikasi HMI Pada Gas Turbin

2. Spray drayer section (power and energy monitoring)

Gambar 2.19 Aplikasi HMI Pada Bagian Spray Drayer3. Video monitoring of process controlGambar 2.20 Aplikasi HMI Pada Video Monitoring

4. Tank temperature level diagnostics

Gambar 2.21 Aplikasi HMI Pada Diagnosa Temperatur

2.3.7 Sejarah HMIProduk HMI berasal dari kebutuhan untuk membuat mesin lebih mudah untuk beroperasi, sambil menghasilkan output yang optimal. Pendahulu dari HMI termasuk Interface Batch (1945-1968), Command-Line User Interface (1969-sekarang), dan Graphical User Interface (1981-sekarang). Batch Interface adalah antarmuka pengguna non-interaktif, di mana pengguna menentukan rincian untuk proses batch di muka, dan menerima output ketika semua proses dilakukan. Proses batch ini tidak memungkinkan untuk input tambahan setelah proses telah dimulai, yang bermasalah di garis manufaktur modern. Command-Line Interface adalah mekanisme yang berinteraksi dengan sistem operasi komputer atau perangkat lunak dengan mengetikkan perintah untuk melakukan tugas-tugas tertentu. Konsep antarmuka baris perintah berasal ketika mesin teletip yang terhubung ke komputer di tahun 1950-an, dan menawarkan hasil pada permintaan kejatuhan besar Batch Antarmuka karena tidak bisa memberikan hasil pada permintaan. Contoh dasar Command-Line Interface adalah jendela Disk Operating System "DOS" yang mendominasi tahun 1980-an. Seiring waktu, interface menjadi sangat kompleks dan sangat mudah digunakan. Salah satu antarmuka tersebut akan menjadi Graphical User Interface (GUI). Graphical User Interface memungkinkan orang untuk berinteraksi dengan program dengan cara lebih dari mengetik, seperti komputer, perangkat genggam seperti MP3 Players, Portable Media Players atau perangkat Gaming, peralatan rumah tangga, dan peralatan kantor dengan gambar, bukan perintah teks. Human Machine Interface berasal langsung dari Graphical User Interface, dan berasal dari kebutuhan untuk mengontrol dan mengoperasikan mesin jauh lebih efektif. Human Machine Interface sebelumnya dikenal sebagai Man Machine Interface, kini memimpin jalan dalam pengendalian proses manufaktur sebagai perangkat yang sangat user friendly.2.3.8Fungsi dari HMI Yaitu:1. Memberikan informasi plant yang up-to-date kepada operator melalui graphical user interface.2. Menerjemahkan instruksi operator ke mesin3. Engineering Development Station Bagian-bagian dari Human Machine Interface (HMI) Meliputi;1. Tampilan Statis dan Dinamik2. Manajemen Alarm3. Trending4. Reporting2.3.9Tampilan Statis dan Dinamik Pada tampilan HMI terdapat dua macam tampilan yaitu objek statis dan objek dinamik1. Objek statis, yaitu objek yang berhubungan langsung dengan peralatan atau database. Contoh : teks statis, layout unit produksi2. Objek dinamik, yaitu objek yang memungkinkan operator berinteraksi dengan proses, peralatan atau database serta memungkinkan operator melakukan aksi kontrol. Contoh : push buttons, lights, charts2.3.10 Manajemen Alarm Suatu sistem produksi yang besar dapat memonitor sampai dengan banyak alarm. dengan banyak alarm tersebut dapat membingungkan operator. Setiap alarm harus di-acknowledged oleh operator agar dapat dilakukan aksi yang sesuai dengan jenis alarm. Oleh karena itu dibutuhkan suatu manajemen alarm dengan tujuan mengeleminir alarm yang tidak berarti. Jenis-jenis alarm yaitu;1. Absolute Alarm High dab High-High Low dan Low-Low 2. Deviation Alarm Deviation High Deviation Low3. Rote of Change Alarms Positive Rate of Change Negative Rate of Change2.3.11Trending Perubahan dari variable proses kontinyu paling baik jika dipresentasikan menggunakan suatu grafik berwarna. Grafik yang dilaporkan tersebut dapat secara summary atau historical.2.3.12Reporting Dengan reporting akan memudahkan pembuatan laporan umum dengan menggunakan report generator seperti alarm summary reports. Selain itu, reporting juga bisa dilaporkan dalam suatu database, messaging system, dan web based monitoring. Pembuatan laporan yang spesifik dibuat menggunakan report generator yang spesifik pula. Laporan dapat diperoleh dari berbagai cara antara lain melalui aktivasi periodik pada selang interfal tertentu misalnya kegiatan harian ataupun bulanan dan juga melalui operator demand. Human machine interface (HMI) adalah sebuah interface yang membolehkan interaksi antara seorang manusia dan sebuah mesin. Human machine interface sangat bervariasi, dari control panel untuk nuclear power plants hingga screen dan input button pada sebuah cell phone. Merancang interface tersebut adalah sebuah tantangan, dan membutuhkan usaha untuk membuat fungsi interface, dapat diakses, mudah untuk digunakan dan logic. Beberapa engineer khusus untuk mengembangkan humen machine interface dan mengubah cara bagaimana orang berinteraksi dengan masin dan sistem.Dua komponen dibutuhkan pada sebuah human machine interface. Yang pertama adalah sebuah input. User membtuhkan beberapa cara untuk memberitahu mesin apa yang harus dilakukan, atau untuk menentukan mesin. Contoh dari input device meliputi keyboard, toggle, switch, touch screen, joystick, dan mouse. Seluruh device tersebut dapat diutilisasi untuk mengirimkan command kedalam sebuah system atau bahkan set interlink dari sistem.Interface juga membutuhkan sebuah output, yang membolehkan mesin untuk tetap mengupdate user pada progress command, atau untuk menggunakan command pada space fisik. Pada sebuah computer, user memiliki sebuah screen yang dapat mendisplay informasi. Sebuah robot dapat memindahkan untuk merespon command dan menstore data pada sebuah hard drive sehingga orang dapat melihat bagaimana robot tersebut merespon.

2.4 SCADAJadi SCADA atau Supervisory Control and Data Acquition adalah sebuah sistem yang dirancang untuk sebuah pengendalian dan pengambilan data dalam pengawasan (Operator/Manusia). biasanya SCADA digunakan untuk pengendalian suatu proses pada industri.

Ada dua elemen dalam Aplikasi SCADA, yaitu:

1. Proses, sistem, mesin yang akan dipantau dan dikontrol - bisa berupa power plant, sistem pengairan, jaringan komputer, sistem lampu trafik lalu-lintas atau apa saja.

2. Sebuah jaringan peralatan cerdas dengan antarmuka ke sistem melalui sensor dan luaran kontrol. Dengan jaringan ini, yang merupakan sistem SCADA, membolehkan Anda melakukan pemantauan dan pengontrolan komponen-komponen sistem tersebut.

Anda dapat membangun sistem SCADA menggunakan berbagai macam teknologi maupun protokol yang berbeda-beda.

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) umumnya mengacu pada sistem kontrol industri: sistem komputer yang memantau dan mengkontrol industri, infrastruktur, atau fasilitas berbasis proses.

2.4.1Arsitektur SCADABerikut merupakan gambaran umum arsitektur SCADA.

Gambar 2.22 Arsitektur SCADA1. HMI (Human Machine Interface) HMI Adalah subsistem dari SCADA yang berfungsi menampilkan data dari hasil pengukuran di RTU ataupun menampilkan proses yang sedang terjadi pada keseluruhan sistem. HMI merupakan sebuah software pada computer berbasis grafis yang berfungsi untuk mempermudah pengawasan (Supervisory) kepada sang operator. HMI mengubah data-data dan angka kedalam animasi, grafik/trend, dan bentuk yang mudah diterjemahkan oleh sang operator.

2. MTU (Master Terminal Unit) MTU atau Master Terminal Unit merupakan sebuah sistem komputer(bisa komputer bisa PLC ataubahkan microcontroller) yang bertugas memberikan data kepada HMI dari RTU. di lain sisi MTU ini juga bertugas mengambil data dari tiap-tiap RTU (jika RTU lebih dari 1) untuk diterjemahkan dan di berikan ke HMI. sistem pengambilan data dari tiap-tiap RTU disebut Polling. terkadang MTU dan HMI dapat dijadikan 1 bagian, ketika MTU menggunakan komputer yang sama dengan HMI.

3. RTU (Remote Terminal Unit) RTU atau Remote Terminal Unit adalah subsistem SCADA yang berfungsi sebagai terminal-terminal (semacam stasiun data) dari hasil pengukuran, pengendalian, pemantauan status dan lain-lain. RTU juga berfungsi menerjemahkan, mengkonversi, menghitung sinyal dari transducer seperti pengukuran arus listrik, Flow, Static Pressure, Differensial Pressure, temperatur, dan lain-lain. dari hasil pengukuran tersebut hal yang dilakukan RTU adalah melakukan kendali(jika merupakan sistem kendali) kemudian mentransmit data ke MTU atau langsung mentransmit ke MTU jika sistem di RTU bukan untuk pengendalian (Controlling). RTU juga dapat berfungsi sebagai pengatur set point yang dikirimkan dari HMI/MTU ke RTU tersebut.

4. PLC atau Device Lainnya PLC atau Programmable Logic Controller adalah sebuah controller logic yang dapat diProgram sesuai kebutuhan kita. PLC pada sistem SCADA biasanya di tempatkan pada RTU, jadi PLC merupakan subsistem dari RTU. PLC ini bertugas melakukan pengolahan/pengambilan data dari transducer/sensor transmitter yang juga memungkinkan untuk melakukan pengendalian pada sistem di RTU tersebut misal digunakan untuk pengaturan bukaan Valve.

5. Sistem Komunikasi (Antar MTU dan RTU) Sistem Komunikasi, merupakan sebuah cara untuk mengkomunikasikan data dari RTU ke MTU. pada RTU yang terletak jauh dari pusat control (MTU) maka sistem komunikasi biasanya menggunakan Radio. pada industri tertentu ada yang lebih memilih menggunakan GSM Radio yang biasanya untuk RTU yang sangat jauh tidak terjangkau dengan radio biasa atau bisa menggunakan radio biasa namun harus menggunakan beberapa repeater agar radio pada RTU dapat berkomunikasi dengan Radio pada MTU.

SCADA terdiri atas gabungan perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terutama untuk membangunsistem jaringan, controller ( mis: PLC ) dan sistem komputer, sedangkan perangkat lunak dapat berupa apllikasi HMI (Human Machine Interface), OPC (OLE for Process Control) dan applikasilain untuk kebutuhan data loging (yang dalam perkembangannya semua applikasi ini sudahmenjadi satu dengan applikasi HMI-nya).

1. Arsitektur Perangkan Keras Sistem SCADA dapat diasumsikan sebagai sebuah jaringan komputer baik itu LAN ataupun W AN , karena dalam implementasi system ini selalu menggunakan jaringan sebagai sarana komunikasi utamanya. Secara umum arsitektur perangkat keras dapat dibagi menjadi dua bagian / layer yaitu Client Layer yang berisikan aplikasi HMI (Human Machine Interface) dan Data Server Layer yang mengendalikan kebanyakan data proses dan aktifitas pengontrolan. Data server berinteraksi dengan peralatan dilokasi melalui process controller, seperti PLC (Prorammable Logic Control) dan beberapa perangkat keras control lainnya. Controller ini berhubungan dengan data server melalui sistem jaringan demikian halnya data server dengan client.

2. Arsitektur Perangkat Lunak Sistem SCADA adalah aplikasi Multi-Tasking atau aplikasi yang dapat menjalankan beberapaoperasi dalam sekali waktu, sistem ini juga umumnya berbasis Real Time Data Base (RTDB).Data server yang digunakan adalah server yang responsible terhadap pengumpulan data dan pengendaliannya (seperti : pengecekan alarm, perekaman data, dsb). Arsitektur perangkat lunak secara lengkap dapat digambarkan sebagai berikut : Arsitektur perangkat lunak SCADA mempunyai tiga bagian utama yaitu, SCADA Development & Environment, SCADA Server, dan SCADA Client.

2.4.2 Sistem Komunikasi 1. RS 232

2. Private Network (LAN/RS-485)

3. Switched Telephone Network

4. Leased lines

5. Internet

6. Wireless Communication systems

Komunikasi antara server-client atau server-server pada umumnya menggunakan TCP/IP protocol dengan berbasis event-driven (dimana laju program ditentukan oleh event atau kejadian seperti klik pada mouse) dan publish-subscribe (dimana pengirim pesan atau publisher tidak memprogram pesan kepada penerima atau subscriber yang spesifik, melainkan menggolongkan pesan-pesan tersebut ke beberapa kelas, dimana tiap subscriber pun akan menerima semua pesan yang termasuk dalam kelas yang di subscribe atau diikuti). Data server mengendalikan kontroler sesuai dengan polling rate yang ditentukan pengguna, yang mungkin berbeda untuk parameter yang berbeda. Kontroler melewatkan parameter yang diminta menuju server data. Produk yang menyediakan communication driver yang umum digunakan oleh PLC adalah Modbus. Satu server data dapat mencakup beberapa protokol komunikasi, sebanyak jumlah slot untuk interface cardspenghubung komputer dengan jaringan ethernet.

Gambar 2.23 Komunikasi Sistem SCADA

2.4.3Jenis Jenis SCADA1. Basic SCADA

One machine process

One RTU and MTU

Gambar 2.24 Basic SCADA

2. Integrated SCADA

Multiple RTUs

DCS

Gambar 2.25 Integrated SCADA

3. Networked SCADA

Multiple SCADA

Gambar 2.26 Networked SCADA

2.4.4 Implementasi SistemKetika pertama kali merencanakan dan mendesain sebuah sistem SCADA, perhatian lebih perlu diberikan untuk mengintegrasikan sistem SCADA baru kedalam jaringan komunikasi yang telah ada dalam rangka mengurangi biaya yang besar pada penagaturan infrastruktur dan fasilitas komunikasi. Hal ini mungkin akan melibatkan beberapa LAN yang sudah ada, sistem telepon pribadi atau sistem radioyang digunakan pada mobile comunication .Seorang engineer yang berhati-hati harus dapat meyakinkan bahwa sistem SCADA yang telah terpasang pada jaringan komunikasi tidak akan terdegradasi atau terinterferensi dengan fasilitas yang telah ada.

Gambar 2.27 Tampilan panel dari perangkat lunak SCADA beserta diagram bloknya

Jika sebuah sistem akan di implementasikan maka perhatian lebih perlu diberikan pada kualitas sistem yang terpasang. Tidak ada perusahaan yang memiliki budget tak terbatas. Meningkatkan perhatian terhadap permasalahan ekonomi, performansi dan kebuthan yang saling terintegrasi adalah merupan hal yang penting dalam memperoleh keyakinan dan kepuasaan pada sistem yang digunakan pada saat diakhir proyek yang dijalankan. Perhatian terhadap ketersediaan dari jaringan komunikasi dan ketahanan uji peralatan sangatlah penting ketika mengharapkan terselenggarkannya perencanaan dari suatu sistem.Dari semua faktor yang telah disebutkan, mereka akan saling terkait satu sama laindalam sebuah pendekatan yang sistematis agar orang dapt mendesain, menspesifikasi, memasangkan, dan melakukan perawatan pada senuah telemetri dengan efektif serta dapat mengakusisi sistem yang sesuai dengan lingkungan industri mana yang tepat untuk dipasangkan.

2.4.5 Perkembangan SCADASCADA telah mengalami perubahan generasi, dimana pada awalnya desain sebuah SCADA mempunyai satu perangkat MTU yang melakukan Supervisory Control dan Data Acquisition melalui satu atau banyak RTU yang berfungsi sebagai (dumb) Remote I/O melalui jalur komunikasi Radio, dedicated line Telephone dan lainnya. Generasi berikutnya, membuat RTU yang intelligent, sehingga fungsi local control dilakukan oleh RTU di lokasi masingmasing, dan MTU hanya melakukan survey control yang meliputi beberapa atau semua RTU. Dengan adanya local control, operator harus mengoperasikan masing masing local plant dan membutuhkan MMI local. Banyak pabrikan yang mengalihkan komunikasi dari MTU RTU ke tingkatan MMI (Master) MMI (Remote) melalui jaringan microwave satelit. Ada juga yang mengimplementasi komunikasinya pada tingkatan RTU. Dengan majunya teknologi dan internet saat ini, konsep SCADA diatas berubah menjadi lebih sederhana dan memanfaatkan infrastruktur internet yang pada saat ini umumnya sudah dibangun oleh perusahaanperusahaan besar seperti PT PLN. (Persero). Apabila ada daerahdaerah atau wilayah yang belum terpasang infrastruktur internet, saat ini dipasaran banyak bisa kita dapatkan Wireless LAN device yang bisa menjangkau jarak sampai dengan 40 km (tanpa repeater) dengan harga relatif murah. Setiap Remote Area dengan sistem kontrolnya masingmasing yang sudah dilengkapi dengan OPC (OLE for Process Control; OLE = Object Linking & Embedding) Server, bisa memasangkan suatu Industrial Web Server dengan Teknologi XML yang kemudian bisa dengan mudah diakses dengan Web Browser biasa seperti yang kita gunakan untuk kegiatan browsing sehari - hari. Beberapa penelitian mengenai Mobile SCADA telah dilakukan. Lembaga penelitian High Beam Research di Chicago telah mengembangkan sistem ini untuk keperluan pengendalian sistem pengairan dan sistem pemompaan. Sistem SCADA yang dikembangkan menggunakan RTU, suatu perangkat pengendalian dengan media komunikasi radio. Pada sistem ini terdapat suatu sistem pengendalian berbasis komputer yang terletak pada sebuah Control Center. Sistem seperti ini sangat efektif digunakan untuk memantau operasi-operasi secara Remote, namun pada suatu area yang terbatas. Sistem ini dilaporkan mampu menghemat biaya secara signifikan karena dapat menghemat tenaga manusia dan menghemat energi. Penelitian lain adalah yang dilakukan lembaga riset CSIRO, Canberra, Australia. Sistem Mobile SCADA yang dikembangkan menggunakan GPRS sebagai media komunikasinya dan menggunakan mikroprosesor yang murah untuk mesin SCADA, sehingga dihasilkan sistem SCADA yang murah dan fleksibel (Mayer dan Taylor, 2002). Penelitian tersebut lebih dikhususkan untuk sistem SCADA pada jaringan sensor. Jaringan sensor adalah suatu sistem yang terdiri dari banyak microcontroller kecil yang mempunyai alat sensor, yang bekerja bersama pada jaringan nirkabel. Penelitian tersebut dimaksudkan untuk mengembangkan suatu sistem Mobile SCADA dengan protokol atau aturan-aturan kendali yang nantinya akan menjadi landasan bagi pembuatan perangkat lunak sistem. Protokol ini nantinya harus dibuat sedemikian rupa sehingga perangkat lunak serta perangkat keras yang dibangun dalam sistem ini bersifat generik, mudah digunakan, mudah dirawat, mudah beradaptasi, dan Mobile sehingga tepat digunakan oleh industri menengah ke bawah di Indonesia. Selain itu sistem Mobile SCADA ini menggunakan media komunikasi Paket Data CDMA.

2.4.6 Fungsi SCADABerikut ini merupakan fungsi dasar dan utama SCADA :1. Fungsi Dasar SCADA a) Telemetering (TM) Mengirimkan informasi berupa pengukuran dari besaran-besaran listrik pada suatu saat tertentu, seperti : tegangan, arus, frekuensi. Pemantauan yang dilakukan oleh dispatcher diantaranya menampilkan daya nyata dalam MW, daya reaktif dalam Mvar, tegangan dalam KV, dan arus dalam A. Dengan demikian dispatcher dapat memantau keseluruhan informasi yang dibutuhkan secara terpusat. b) Telesinyal (TS) Mengirimkan sinyal yang menyatakan status suatu peralatan atau perangkat. Informasi yang dikirimkan berupa status pemutus tegangan, pemisah, ada tidaknya alarm, dan sinyal-sinyal lainnya. Telesinyal dapat berupa kondisi suatu peralatan tunggal, dapat pula berupa pengelompokan dari sejumlah kondisi. Telesinyal dapat dinyatakan secara tunggal (single indication) atau ganda (double indication). Status peralatan dinyatakan dengan cara indikasi ganda. Indikasi tunggal untuk menyatakan alarm. c) Telekontrol (TC) Perintah untuk membuka atau menutup peralatan sistem tenaga listrik dapat dilakukan oleh dispatcher secara remote, yaitu hanya dengan menekan salah satu tombol perintah buka/tutup yang ada di dispatcher.2. Fungsi Utama SCADA a) Akuisisi Data Informasi pengukuran dari sistem tenaga listrik seperti tegangan, daya aktif, dan frekuensi disimpan dan diproses secara real time, sehingga setiap ada perubahan nilai dari pengukuran dapat langsung dikirim ke master station. b) Konversi Data Data pengukuran dari sistem tenaga listrik seperti tegangan, daya aktif, dan frekuensi yang diperoleh tranducer awalnya berupa data analog untuk kemudian data tersebut dikirim oleh tranduser ke RTU. Oleh RTU data yang awalnya berupa data analog diubah menjadi data digital. Sehingga data yang dikirimkan ke master station berupa data digital. c) Pemrosesan Data Setiap data yang dikirim oleh RTU akan diolah di master station, sehingga data tersebut bisa langsung ditampilkan ke layar monitor dan dispatcher bisa membaca data-data tersebut. d) Supervisory Data Dispatcher dapat mengawasi dan mengontrol peralatan sistem tenaga listrik. Supervisory control selau menggunakan operasi dua tahap untuk meyakinkan keamanan operasi, yaitu pilihan dan tahap eksekusi.

e) Pemrosesan Event dan Alarm Event adalah setiap kejadian dari kerja suatu peralatan listrik yang dicatat oleh SCADA. Misalnya, kondisi normally close (N/C) dan kondisi normally open (N/O). Sedangkan alarm adalah indikasi yang menunjukkan adanya perubahan status di SCADA. Semua status dan alarm pada telesinyal harus diproses untuk mendeteksi setiap perubahan status lebih lanjut untuk event yang terjadi secara spontan atau setelah permintaan remote control yang dikirim dari control center. f) Tagging (Penandaan) Tagging adalah indikator pemberi tanda, seperti tanda masuk atau keluar. Tagging sangat bermanfaat untuk dispatcher di control center. Tagging digunakan untuk menghindari beroperasinya peralatan yang diberi tanda khusus, juga untuk memberi peringatan pada kondisi yang diberi tanda khusus.g) Post Mortem Review Melakukan rekonstruksi bagian dari sistem yang dipantau setiap saat yang akan digunakan untuk menganalisa setelah kejadian. Untuk melakukan hal ini, control center mencatat terus menerus dan otomatis pada bagian yang telah didefinisikan dari data yang diperoleh. Post mortem review mencakup dua fungsi, yaitu pencatatan dan pemeriksaan.

2.4.7 Infrastruktur SCADASistem SCADA tidak dapat berdiri sendiri dan memerlukan dukungan dari berbagai macam infrastruktur, yaitu: 1. Remote Terminal Unit (RTU) Remote Terminal Unit (RTU) atau Outstation Terminal Unit (OTU) atau Unit Terminal Jarak Jauh adalah suatu peralatan remote station berupa processor yang berfungsi menerima, mengolah, dan meneruskan informasi dari master station ke sistem yang diatur dan sebaliknya, juga kemampuan load shedding yang dilengkapi database, nama penyulang, identifikasi, beban. RTU terdiri dari beberapa modul yang ditempatkan pada suatu backplane dalam rak/cubicle. Modul-modul yang dimaksud adalah modul power supply, modul CPU, modul communication, modul digital input (DI), modul digital output (DO), dan modul analog input (AI). Berdasarkan penggunaannya, RTU dengan kapasitas I/O kecil dipasang pada jaringan Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) 20kV. Sedangkan RTU dengan kapasitas I/O sedang sampai besar dipasang di GI. RTU secara umum adalah perangkat komputer yang dipasang di remote station atau dilokasi jaringan yang dipantau oleh control center. RTU ini merupakan rangkaian proses yang bertugas sebagai tangan, mata, dan alat pendengar sistem pengendalian dengan tugas pokok mengumpulkan data-data tentang status peralatan, data-data pengukuran dan melakukan fungsi remote control. Adapun fungsi utama dari RTU adalah sebagai berikut: a) Mendeteksi perubahan posisi saklar (open/close/invalid). b) Mengetahui besaran tegangan, arus, dan frekuensi di gardu induk. c) Menerima perintah remote control dari pusat kontrol untuk membuka dan menutup relai. d) Mengirim data dan informasi ke pusat kontrol yang terdiri dari status saklar, hasil eksekusi, dan nilai tegangan, arus, dan frekuensi. 2. Telekomunikasi Telekomunikasi adalah komunikasi jarak jauh antara RTU dengan master station yang merupakan media untuk saling bertukar informasi. Komunikasi data digunakan untuk sistem SCADA. Komunikasi data menggunakan media komputer yang diteruskan menjadi transmisi elektronik. Beberapa jenis media komunikasi yang digunakan pada PT. PLN Area Pengatur Distribusi (APD) Jatim diantaranya: a) Radio Data Komunikasi menggunakan media ini perlahan mulai ditinggalkan karena termasuk teknologi lama. Keunggulan dari media ini adalah mampu menjangkau daerah pelosok yang tidak memungkinkan penanaman kabel bawah tanah seperti fiber optik. Kelemahan yang paling mencolok dari media komunikasi ini adalah sangat bergantung pada kondisi cuaca karena transmisi radio menggunakan udara sebagai jalur transmisinya. b) Fiber Optik Media komunikasi jenis ini digunakan di daerah perkotaan dan efektif digunakan untuk komunikasi jarak jauh karena kecepatan transfer data yang unggul bila dibandingkan dengan media radio data dan kabel pilot. Pada PT. PLN Area Pengatur Distribusi (APD) Jatim menggunakan jaringan fiber optik milik ICON+ yang merupakan anak perusahaan dari PT. PLN.

3. Master Station Mengumpulkan data dari semua RTU di lapangan dan menyediakan kepada operator tampilan dari informasi dan fungsi kontrol di lapangan. Master Station merupakan kumpulan perangkat keras dan lunak yang ada di control center. Desain untuk sebuah master station tidak akan sama, secara garis besar desain dari sebuah master station terdiri atas: a) SCADA Server b) Workstation c) Historical Data d) Projection Mimic, dahulu mesih menggunakan Mimic Board e) Peripheral pendukung, seperti printer f) Voice Recorder g) Global Positioning System, untuk referensi waktu h) Dispatcher Training Simulator i) Aplikasi SCADA dan energy management system j) Uninterruptable Power Supply (UPS), untuk menjaga ketersediaan daya listrik k) Automatic transfer switch (ATS) dan static tranfer switch (STS) untuk mengendalikan aliran daya listrik menuju master station Sebagai control center, perangkat yang ada di master station harus memenuhi beberapa persyaratan berikut: a) Keamanan, kehandalan, dan ketersediaan sistem komputer. b) Kemudahan, kelangsungan, keakuratan pengiriman, penyimpanan, dan pemrosesan data. c) Kebutuhan dan kapabilitas sistem komputer. d) Kemudahan untuk dioperasikan dan dipelihara. e) Kemampuan untuk dikembangkan. 4. Peralatan Pendukung (Peripheral) Peralatan pendukung yang digunakan adalah peralatan yang mampu menunjang operasional peralatan SCADA baik yang ada di master station maupun yang ada di gardu induk (GI). Peralatan pendukung yang dimaksud adalah catu daya yang handal dan aman. Apabila catu daya di GI mati tentu akan menimbulkan berbagai kerugian, diantaranya beban daya tidak terpantau dan apabila terjadi gangguan, penanganan terhadap gangguan akan memakan waktu cukup lama. Peripheral yang terdapat di master station terdiri dari UPS, battery bank, automatic transfer switch (ATS), power supply PLN, power supply genset. Sedangkan di gardu induk peralatan pendukung yang dibutuhkan rectifier/charger dan battery.

2.5 Intruksi Intruksi pada Diagram Ladder1.LD (Load) dan LD NOT (Load not)

Gambar 2.28 Simbol Diagram Ladder LD dan LD NOT

Loadadalah sambungan langsung darilinedengan logika pensakelarannya seperti sakelar NO sedangkanLD NOT logika pensakelarannya adalah seperti sakelar NC. Instruksi ini dibutuhkan jika urutan kerja pada suatu sistem kendali hanya membutuhkan satu kondisilogic saja untuk mengeluarkan satu keluaran.

2.ANDdanAND NOT

Gambar 2.29 Simbol Diagram Ladder AND dan AND NOT

Apabila memasukkan logika AND maka harus ada rangkaian yang berada di depannya, karena penyambungannya seri. Logika pensaklarannya AND seperti sakelar NO dan AND NOT seperti sakelar NC. Instruksi tersebut dibutuhkan jika urutan kerja pada suatu sistem kendali membutuhkan lebih dari satu kondisilogicyang harus terpenuhi semuanya untuk memperoleh satu keluaran.

3.OR dan OR NOT

Gambar 2.30 Simbol Diagram Ladder OR dan OR NOT

OR dan OR NOT dimasukkan seperti sakelar yang posisinya paralel dengan rangkaian sebelumnya. Instruksi tersebut dibutuhkan jikasequence pada suatu sistem kendali membutuhkan salah satu saja dari beberapa kondisi logicyang terpasang paralel untuk mengeluarkan satu keluaran. Logika OR logika pensakelarannya adalah seperti sakelar NO dan OR NOT logika pensakelarannya seperti sakelar NC.

4.OUT

Gambar 2.31 Simbol Diagram Ladder Out

Out digunakan sebagai keluaran dari beberapa instruksi yang terpasang sebelumnya yang telah membentuk suatu logika pengendalian tertentu. Logika pengendalian dari instruksi OUT sesuai dengan pemahaman pengendalian sistem PLC yang telah dibahas di atas di mana instruksi OUT ini sebagai koil relai yang mempunyai konak di luar perangkat lunak. Sehingga jika OUT memperoleh sinyal dari instruksi program yang terpasang maka kontak di luar perangkat lunak akan bekerja.

5. AND LD (And Load)

Gambar 2.32 Simbol Diagram Ladder And Load

Penyambungan AND LD terlihat pada gambar tersebut diatas, dimaksudkan untuk mengeluarkan satu keluaran tertentu.

6.OR LD (OR Load)

Gambar 2.33 Simbol Diagram Ladder OR Load

Sistem penyambungannya seperti gambar di atas pada prisnsipnya sama dengan AND NOT, di mana untuk memberikan keluaran sesuai dengan instruksi yang telah terpasang pada gambar tersebut.

7.TIMER (TIM) danCOUNTER(CNT)NilaiTimer/Counterpada PLC bersifatcountdown(menghitung mundur) dari nilai awal yang ditetapkan oleh program.Setelah hitungan mundur tersebut mencapai angka no, maka kontak NO Timer / Counter akan bekerja. Timermempunyai batas antara 0000 sampai dengan 9999 dalam bentuk BCD (Binary Code Decimal) dan dalam orde sampai 100 ms. Counter mempunyai orde angka BCD dan mempunyai batas antara 0000 sampai dengan 9999.

Gambar 2.34 Simbol Diagram Ladder TIMER dan COUNTER