sensor dan aktuator (dasar Teori)

5 Universitas Kristen Petra

2. DASAR TEORI

2.1. Sensor dan Aktuator

2.1.1. Inductive Proximity Sensor

Proximity sensing adalah teknik pendeteksi dari keberadaan suatu objek

dengan noncontact sensor elektronik. Inductive proximity sensor digunakan

sebagai pengganti limit switch pada noncontact sensing dari objek metal.

Inductive proximity sensors beroperasi dengan menggunakan prinsip indukstansi.

Induktansi merupakan suatu keadaan dimana terjadi suatu fluktuasi arus listrik

yang mengalir pada sebuah bahan magnetik menginduksi electromotive force

(emf) dari sebuah object / target berupa metal.

Gambar 2.1. Inductive Proximity sensor

Sumber: Inductive Proximity Sensors. p.1. <http://www.pc-control.co.uk/

Inductive.htm>

Inductive Proximity sensor terdiri atas empat elemen dasar seperti terlihat

pada gambar 2.1. Keempat elemen pada Inductive Proximity sensor tersebut

adalah :

1. Sensor coil dan Ferrite core

2. Oscillator circuit

3. Detection circuit

4. Solid state output circuit

Universitas Kristen Petra

6

Oscilator circuit menghasilkan radio frekuensi medan elektromagnetik

yang berasal dari radiasi ferrite core dan coil assembly. Medan tersebut terdapat

di sekitar sumbu axis dari ferrite core. Ketika object yang berupa metal mendekati

medan tersebut, eddy currents terinduksi pada permukaan target tersebut sehingga

terjadi loading effect atau “damping”, hal ini menyebabkan adanya reduksi

amplitudo dari sinyal oscilator.

Detection circuit mendeteksi perubahan dalam oscilator amplitudo,

detection circuit yang berfungsi seperti sebuah switch akan short pada saat

perubahan amplitudo pada oscilator amplitudo sampai pada nilai tertentu. Sinyal

ON dari detection circuit tersebut akan untuk menyalakan solid-state output

menjadi ON. Begitu juga sebaliknya untuk menjadikan output switch menjadi

OFF.

2.1.2. Motor Stepper

Motor Stepper adalah sebuah perangkat pengandali yang menkonversikan

bit-bit menjadi posisi rotor. Motor stepper memiliki pin-pin input yang menjadi

kutub-kutub magnet di dalam motor. Bila salah satu pin diberi sumber tegangan,

pin tersebut akan mengaktifkan kutub di dalam magnet sebagai kutub utara dan

kutub yang tidak diberi tegangan sebagai kutub selatan. Dengan terdapatnya 2

kutub di dalam motor ini, rotor di dalam motor yang memiliki kutub permanen

akan mengarah sesuai dengan kutub-kutub input. Kutub utara rotor akan

mengarah ke kutub selatan stator sedangkan kutub selatan rotor akan mengarah ke

kutub utara stator. Pada motor stepper terdapat berbagai macam tipe, antara lain

unipolar, bipolar, Single-phase, Multy-phase dan sebagainya. Skema umum

motor stepper dapat dilihat seperti gambar 2.2.


7

Gambar 2.2. Skema Motor Stepper

Gambar 2.2 menunjukkan penampang motor stepper dengan empat koil.

Setiap koil memiliki empat kondisi kutub. Bila kondisi satu yang aktif, posisi

rotor akan nampak seperti di atas. Bila kondisi bergeser ke dua, rotor akan

berputar ke kiri dengan sudut putar sesuai dengan jarak kondisi satu dan dua.

Namun bila setelah kondisi satu, kondisi empat yang aktif, rotor akan menuju ke

koil dengan pin empat paling dekat dengan pin satu dari kondisi sebelumnya. Hal

ini menyebabkan rotor berputar ke kanan dan seterusnya. Ketelitian sudut putar

pada motor stepper sebanding dengan banyaknya dan kondisi masukkannya. Pada

kondisi seperti gambar 2.2, stepper dengan empat koil dan empat kondisi kutub

dengan metode full step akan mampu menghadap ke 16 sudut berbeda.

Ada dua tipe pengendalian dengan metode full step yaitu dengan

pembangkitan tunggal dan pembangkitan ganda. Untuk tipe pembangkitan

tunggal dapat dilihat lebih jelas pada tabel berikut.

Pada tabel karakteristik pembangkitan stepper dibawah (tabel 2.1) hanya

ada satu kondisi yang aktif. Misal koil satu aktif dan lainnya mati, maka rotor

akan menghadap ke kutub satu. Bila koil dua aktif, dan kutub lainnya off, rotor

akan menghadap ke kutub dua dan seterusnya. Untuk Pembangkitan motor

stepper dengan metode pembangkitan ganda dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut.


8

Tabel 2.1. Karakteristik Stepper Pembangkitan Tunggal.

Pada tabel 2.2, dua koil aktif bersamaan, dan dua lainnya mati. Hal ini

akan menyebabkan rotor menghadap diantara kutub yang aktif. Misalkan untuk

kondisi koil satu dan dua aktif, rotor akan menghadap ke titik diantara kutub satu

dan dua, dan seterusnya.

Tabel 2.2. Karakteristik Stepper Pembangkitan Ganda.

2.2. Programmable Logic Controller (PLC)

Mengutip dari buku panduan pengoperasian PLC Omron CPM1,

CQM1/CPM1 Programmable Controller Operation Manual. USA: OMRON,

Revised Februari 1998. Programmable Logic Control diperkenalkan pertama kali

pada 1969 oleh Richard E.Morley pendiri Modicon corporation. Modicon

kependekan dari Modular Digital Controller. Device ini berbasis komputer,

standar industri, dan menggantikan device elektronik serta rangkaian yang

mengontrol proses dan peralatan mesin-mesin.

PLC adalah suatu perangkat elektronik digital dengan memory yang dapat

diprogram untuk menyimpan instruksi-instruksi yang menjalankan fungsi-fungsi

spesifik, seperti: logika, sekuen, timing, counting, dan aritmatika untuk


9

mengontrol mesin dan proses. PLC terdiri dari device pemrograman, unit

prosesor, power supply dan input/output. PLC diprogram dengan perangkat lunak

khusus bukan seperti program pada PC. Perangkat lunak memenuhi standar IEC

61131-3.

PLC merupakan “komputer khusus” untuk aplikasi di industri, digunakan

untuk memonitor dan mengontrol proses industri untuk menggantikan hard-wired

control (rangkaian relai atau kontaktor) dan memiliki bahasa program sendiri.

Berbeda dengan Personal Computer, dalam PLC sudah dilengkapi unit input

output digital yang bisa langsung dihubungkan ke perangkat luar (switch, sensor,

relay, dan lain-lain), bahkan ada yang sudah memiliki ADC/DAC built-in.

Tabel 2.3. General Specification PLC OMRON CPM1

Sumber: CQM1/CPM1 Programmable Controller Operation Manual. USA:

OMRON, Revised Februari 1998, p.16.


10

PLC mampu menggantikan logika dan pengerjaan sirkuit kontrol relay

yang merupakan instalasi langsung. Rangkaian kontrol tersebut cukup dibuat

secara software. Pemasangan kabel hanya diperlukan untuk menghubungkan

peralatan input dan output. Hal ini mempermudah dalam mendesain dan

memodifikasi rangkaian, karena cukup dengan mengubah program PLC.

Pada umumnya, sebuah sistem PLC memiliki lima komponen dasar, yaitu:

1. Unit prosesor (unit pengolahan pusat) atau central processing unit (CPU)

adalah unit yang berisi mikroprosesor yang menginterpretasikan sinyal-sinyal

input dan melaksanakan tindakan pengontrolan, sesuai dengan program yang

tersimpan di dalam memori, lalu mengkomunikasikan keputusan yang

diambilnya sebagai sinyal kontrol ke antar muka output.

2. Unit catu daya diperlukan untuk mengkonversikan tegangan AC sumber

menjadi tegangan rendah DC (5V & 24V) yang dibutuhkan oleh prosesor dan

rangkaian-rangkaian di dalam modul antar muka input dan output.

3. Perangkat pemrograman dipergunakan untuk memasukkan program yang

dibutuhkan ke dalam memori. Program tersebut dibuat dengan menggunakan

perangkat ini dan kemudian dipindahkan ke dalam unit memori PLC.

4. Unit memory adalah tempat dimana program yang digunakan untuk

melaksanakan tindakan pengontrolan oleh mikroprosesor disimpan.

5. Bagian input dan output adalah antar muka dimana prosesor menerima

informasi dari dan mengkomunikasikan informasi kontrol ke perangkat-

perangkat eksternal. Sinyal input dapat berasal dari saklar-saklar, sensor-

sensor lain, misalnya sel-sel fotoelektrik, sensor suhu atau sensor aliran cairan,

dan sebagainya.

Sinyal output mungkin diberikan pada kumparan-kumparan starter motor,

katup-katup, solenoid, dan lain-lain. Ada dua tipe I/O pada PLC yaitu I/O digital

dan I/O analog. Pada I/O digital, input dan output-nya dapat menerima dan

menghasilkan sinyal digital yang berbentuk data biner ‘1’ dan ‘0’ atau kondisi

‘on-off’. Sebagai contoh, saklar on-off sebagai input digital dan output-nya

mengontrol on-off solenoid. Sedangkan, pada I/O analog, input atau output-nya

dapat menerima dan menghasilkan sinyal analog yang tidak hanya ‘on-off’ saja.

Sebagai contoh, sensor suhu yang dapat mengukur suhu dengan range tertentu


11

sebagai input analog, dan pengendalian kecepatan motor DC dengan

menggunakan output analog dengan mengubah-ubah nilai tegangan output.

2.2.1. Memory

Seperti halnya computer system, memory PLC terdiri atas RAM dan ROM.

Kapasitas memory antara suatu PLC dengan yang lain berbeda-beda tergantung

pada tipe dan pabrik pembuatnya. Beberapa pabrik menyatakan ukuran memori

dalam byte, ada juga yang kilobyte, dan ada pula yang dinyatakan dengan jumlah

instruksi yang dapat disimpan. Memory yang tersedia dalam PLC terbagi 3 :

• User data memory : untuk data variabel yang berubah selama eksekusi

program.

• System configuration memory : untuk menyimpan tabel data sistem seperti

pemetaan I/O dan nilai setup PLC.

• User program memory : untuk menyimpan ladder logic program yang telah

dibuat oleh programmer

Tabel 2.4. Struktur Memori OMRON CPM1 Data Area Words Bits Fungsi

IR

Area

Input

Area

IR 000 – IR 009

(10 Words)

IR 00000 – IR 00915

(160 bits) Bit-bit ini dapat

dialokasikan ke

terminal I/O

external.

Output

Area

IR 010 – IR 019

(10 Words)

IR 01000 – IR 01915

(160 bits)

Work

Area

IR 200 – IR 231

(32 Words)

IR 20000 – IR 23115

(512 bits)

Bit ini bebas dapat

digunakan dalam

program.

SR Area SR 232 – SR 255

(24 Words)

SR 23200 – SR 25507

(384 bits)

Bit-bit ini

disediakan untuk

fungsi spesifik

seperti flag dan

control bits.

TR Area --- TR 0 to TR 7

Bit-bit ini

digunakan untuk

menyimpan status

ON/OFF saat

power dimatikan.

AR Area AR 00 – AR 15

(16 Words)

AR 0000 – AR 1515

(256 Bits)

Bit-bit ini

disediakan untuk

fungsi spesifik

seperti flag dan

control bits.


12

Tabel 2.4. Struktur Memori OMRON CPM1 (Lanjutan)

LR Area LR 00 – LR 15

(16 Words) LR 0000 – LR 1515

Digunakan link 1:1

dengan PC lain

Timer / Counter

Area

TC 000 – TC 127

(Nomor Timer/ Counter)

Nomor yang sama

digunakan untuk

timer dan counter

DM

Area

Read /

write

DM 0000 – DM 0999

DM 1022 – DM 1023

(1.002 word)

---

Digunakan untuk

menyimpan waktu

dan kejadian dan

error code yang

ditemukan. Word-

word ini dapat

digunakan sebagai

DM read / write

ketika error log

tidak digunakan

Error

log

DM 1000 – DM 1022

(22 Words)

---

Digunakan untuk

menyimpan waktu

dan error code yang

ditemukan. Word-

word ini dapat

digunakan sebagai

DM read/write

ketika error log

tidak digunakan

Read

only

DM 6144 – DM 6599

(456 Words) ---

Tidak dapat diisi

program

PC setup DM 6144 – DM 6655

---

Digunakan untuk

meyimpan berbagai

parameter yang

mengontrol kerja

PC Sumber : CQM1/CPM1 Programmable Controller Programming Manual. Japan:

OMRON, April 1996.

2.2.2. Input Unit

Fungsi dari input unit ini adalah;

• Mendeteksi sinyal diterima dari sensor.

• Mengkonversi sinyal input menjadi level tegangan yang bisa diterima

processor.

• Mengisolasi PLC dari fluktuasi tegangan atau arus sinyal input.

• Mengirim sinyal ke indicator input PLC sehingga bisa diketahui input mana

yang sedang menerima sinyal.


13

2.2.3. Output Unit

Output unit pada PLC juga berfungsi sebagai interface terhadap peralatan luar.

Output PLC bertindak sebagai switch terhadap power supply untuk

mengoperasikan peralatan output (misalnya : lampu, relay, dan lain-lain).

Komponen yang biasa dipakai PLC sebagai bagian output unit adalah relay untuk

AC/DC, Triac untuk AC saja, dan Transistor atau FET untuk DC saja.

2.2.4. Programming Unit

Secara umum ada 4 type programming unit :

• Hand-held unit (mirip kalkulator)

• Video programming unit / system programming unit (terminal

program dengan monitor/VDU dan keyboard khusus dengan

simbol-simbol ladder diagram)

• Graphic programming unit (lebih lengkap dibandingkan Video

programming unit dengan layer lebih lebar dan fasilitas diagnostik

dan monitoring)

• Personal Computer (yang biasa kita pakai)

2.2.5. Bahasa Pemrograman

Berikut ini adalah bahasa pemrograman PLC yang biasa digunakan:

1. Ladder Logic: PLC yang pertama telah diprogramkan dengan suatu teknik

yang telah didasarkan pada pemasangan relay menggunakan kabel menurut

skematiknya. Hal ini menghilangkan kebutuhan untuk mengajar tukang listrik,

teknisi dan insinyur bagaimana cara memprogram. Sehingga cara

pemrograman ini merupakan metode yang telah menjadi teknik paling umum

untuk memprogram PLC masa kini.

2. Instruksi Mnemonic: ada cara lain untuk memprogram PLC. Salah satu teknik

yang paling awal adalah melibatkan instruksi mnemonic. Instruksi ini dapat

diperoleh secara langsung dari diagram ladder logic dan masuk ke PLC

melalui suatu terminal program sederhana.


14

3. Sequential Function Charts (SFC): SFC telah dikembangkan untuk mengatasi

pemrograman yang lebih mengedepankan sistem. Ini serupa dengan flowchart,

tetapi jauh lebih kuat.

4. Structured Text (ST): pemrograman telah dikembangkan sebagai bahasa

program yang lebih modern. Hal ini adalah serupa ke bahasa program seperti

BASIC, PASCAL, Visual Basic.

2.3. Protokol Komunikasi

Host link Unit berfungsi untuk menjembatani PC dalam memonitor status

pengoperasian dan lokasi data dari PLC. Dalam hal ini kita menggunakan

OMRON CPM1. Parameter komunikasinya sudah terkonfigurasi standar yaitu :

1. Kecepatan Transmisi.

Baud rate = 9.600 bps (bit per second)

2. Format data untuk sebuah karakter.

Nomor start bits = 1

Panjang data = 7 bits

Event (vertical) parity = 1 bits

Nomor stop bits = 2

Pengaturan parameter komunikasi PC melalui pemrograman atau

penulisan kode, yaitu dengan men-set property kontrol komunikasi. Pengaturan

parameter kecepatan transmisi dan format data pada properti harus benar-benar

sama dengan parameter komunikasi pada Host link Unit.

Dengan adanya host link communication pada PLC Omron CPM1 satu

host computer dapat mengontrol sekitar 32 PLC. Prosedur pada saat komunikasi

data antara host computer dengan PLC Omron CPM1 adalah sebagai berikut:


15

Gambar 2.3. Blok Diagram Prosedur Komunikasi Antara Host

Komputer Dengan PLC Omron CPM1.

Sumber : CQM1/CPM1 Programmable Controller Programming Manual. Japan:

OMRON, April 1996.

Agar dapat membaca ataupun menulis, satu rangkaian data harus dikirim

dengan bentuk paket terstruktur yang disebut frame. Masing-masing lokasi data

atau memori data mempunyai bentuk frame yang berbeda. Berikut contoh

penulisan Command Frame:

Gambar 2.4. Satu Command Frame Data

Sumber: CQM1/CPM1 Programmable Controller Programming Manual. Japan:

OMRON, April 1996, p.237.

Penjelasan dari Frame di atas adalah sebagai berikut

1. @ : kode awal yang harus diberikan

2. Node No. : nomor sebagai identitas PLC (DM 6653)

3. Header Code :

• penunjuk operasi yang dilakukan (READ/WRITE)

• penanda area memory PLC


16

4. Text : word yang dituju dan jumlahnya

5. FCS (Frame Check Sequence) : untuk mengecek ada tidaknya kesalahan pada

frame data

6. Terminator : harus diberikan * dan �

Contoh perintah di atas berarti menulis pada alamat IR 010 sebanyak 1 word:

Gambar 2.5. Contoh Command Frame Untuk Menulis IR


OMRON, April 1996.

Setelah PC mengirimkan Command Frame, maka PLC akan memberi

jawaban atau respon frame yang mirip dengan Command Frame. Namun, pada

respon frame terdapat end code seperti berikut:

Gambar 2.6. Contoh Respon Frame




17

Tabel 2.5. Contoh-Contoh End Code

End Code Contents Probable Cause Corrective Measures

00 Normal Completion --- ---

01 Not executable in RUN mode

The command that

was sent can not be

executed when the PC

is in RUN mode

Check the relation

between the command

and the PC mode.

02 Not executable in MONITOR

mode

The command that

was sent can not be


is in MONITOR mode

0B Not executable in PROGRAM

mode

The command that

was sent can not be


is in MONITOR mode

This code is not

presently being used.

13 FCS Error

The FCS is wrong.

Either the FCS

calculation is mistaken

or there is adverse

influence from noise.

Check the FCS

calculation method. IF

there was influence

from noise, transfer

the command again. Sumber: CQM1/CPM1 Programmable Controller Programming Manual. Japan:


2.4. Komunikasi Serial

2.4.1. Komunikasi Serial RS 232

RS-232 merupakan interface paling umum yang digunakan komunikasi

secara serial, dengan memiliki batas-batas tertentu. RS-232 (single ended) yang

dikenalkan tahun 1962 ini sering digunakan di berbagai industri. Spesifikasi

transmisi data dari transmiter ke receiver rata-rata lambat (20 Kbit/second) dan

jaraknya pendek (50 kaki). RS-232 populer dikarenakan ketersediaan, harga yang

murah, dan dapat menggunakan kabel yang lebih panjang dibandingkan opsi-opsi

lainnya seperti komunikasi menggunakan paralel. Channel-channel independent

dibuat untuk komunikasi dua arah (full-duplex). Sinyal RS-232 diwakili oleh

voltage sistem umum. RS-232 mempunyai jalur handshaking yang banyak, dan

juga menspesifikasi protokol komunikasi. Sinyal jenis ini bekerja baik dalam

komunikasi point to point pada rata-rata transmisi data rendah. Suatu interface

dapat menggunakan port yang ada pada komputer, atau perlu tambahan port atau

adapter. Kebanyakan PC setidaknya mempunyai interface RS-232. Port RS-232

pada PC merupakan single device. Sinyal RS-232 membutuhkan ground antara

PC dan peralatan yang terhubung. Jarak kabel harus dibatasi 1 sampai 200 kaki

pada data asyncronus dan sekitar 50 kaki dengan data synchronous. Data


18

sycronous mempunyai jam transmite dan receive yang membatasi jarak

maksimum pada saat menggunakan suatu jalur data syncronous. RS-232

menentukan arti perbedaan serial sinyal dan pin penugasan pada standar 25 pin

(DB-25). Karena RS232 menentukan sinyal yang tidak digunakan bagi

kebanyakan komunikasi standar, kadang-kadang konektor DB-25 kehilangan pin

yang tidak dibutuhkan. Pendeknya, port RS-232 didesain untuk berkomunikasi

dengan peralatan lokal dan akan mendukung 1 driver dan 1 receiver. Pada

umumnya serial RS 232 digunakan untuk komunikasi dengan system full-duplex.

Duplex adalah suatu metode pengoperasian rangkaian komunikasi antara

dua peralatan.

� Full-Duplex, memungkinkan kedua unit untuk mengirim dan menerima secara

serentak.

� Half-Duplex, hanya mengizinkan suatu unit untuk mengirim informasi pada

suatu saat meskipun sambungan mungkin mampu untuk melakukan transmisi

2 arah.

Standar sinyal komunikasi serial yang banyak digunakan adalah Standar

RS232 yang dikembangkan oleh Electronic Industry Association and the

Telecommunications Industry Association (EIA/TIA) yang pertama kali

dipublikasikan pada tahun 1962. Hal ini terjadi jauh sebelum IC TTL popular,

sehingga sinyal ini tidak ada hubungan sama sekali dengan level tegangan IC

TTL. Standar ini hanya menyangkut komunikasi data antara komputer (Data

Terminal Equipment – DTE) dengan alat-alat pelengkap komputer (Data Circuit-

TerminatingEquipment – DCE). Standar RS232 inilah yang biasa digunakan pada

port serial IBM PC kompatibel.

Standar sinyal serial RS232 memiliki ketentuan level tegangan sebagai

berikut:

1. Logic ‘1’ disebut ‘mark’ terletak antara -3 Volt hingga -25 Volt.

2. Logic ‘0’ disebut ‘space’ terletak antara +3 Volt hingga +25 Volt.

3. Daerah tegangan antara -3 Volt hingga +3 Volt adalah invalid level, yaitu

daerah tegangan yang tidak memiliki level logic pasti sehingga harus

dihindari. Demikian juga, level tegangan lebih negatif dari -25 Volt atau lebih

positif dari +25 Volt juga harus dihindari karena tegangan tersebut dapat


19

merusak line driver pada saluran RS232.

Gambar 2.7 menujukkan contoh level tegangan RS232 pada pengiriman huruf ‘A’

dalam format ASCII tanpa bit paritas.

Gambar 2.7. Level Tegangan RS232 Pada Pengiriman Huruf ‘A’

Tanpa Bit Paritas

Sumber: Prasetia, Retna & Catur Edi Widodo. Teori dan Praktek Interfacing Port

Paralel Dan Port Serial Komputer Dengan Visual Basic 6.0. Yogyakarta: Andi,

2004, p.131.

Gambar 2.8 menunjukkan konektor port serial DB-9 pada bagian belakang

CPU. Biasanya pada komputer IBM PC kompatibel, kita dapat menemukan dua

konektor port serial DB-9 yang disebut COM 1 dan COM2.

Gambar 2.8 Konektor Serial DB-9 Pada Bagian Belakang CPU.



2004, p.131.

Keterangan mengenai fungsi saluran RS232 pada konektor DB-9 adalah

sebagai berikut:

� Received Line Signal Detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke

DTE bahwa pada terminal masukan ada data masuk.

� Receive Data, digunakan DTE menerima data dari DCE.

� Transmit Data, digunakan DTE mengirimkan data ke DCE.

� Data Terminal Ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan

terminalnya.


20

� Signal Ground, saluran ground.

� Ring Indicator, pada saluran ini DCE memberitahu ke DTE bahwa sebuah

stasiun menghendaki hubungan dengannya.

� Clear To Send, dengan saluran ini DCE memberitahukan bahwa DTE boleh

mulai mengirim data.

� Reques To Send, dengan saluran ini DCE diminta mengirim data oleh DTE.

DCE Ready, sinyal aktif pada saluran ini menunjukkan bahwa DCE sudah siap.

Tabel 2.6. Konfigurasi Pin dan Nama Sinyal Konektor Serial DB-9



2004, p.133.

2.4.2. RS 485

RS 485 adalah teknik komunikasi data serial yang dapat menghubungkan

32 unit beban sekaligus dengan mengunakan 4 kabel saja tanpa memerlukan

referensi ground yang sama antar unit. RS-485 sangat umum dalam akuisisi dunia

data. RS-485 akan mendukung 32 drivers dan 32 receivers (bi-directional – half

duplex – komunikasi multidrop pada single atau dual Twisted Pair Cable). Sistem

RS-485 dapat dikomunikasikan dalam model 2 atau 4 kabel. Panjang maksimal

kabel dapat lebih dari 4000 kaki, dikarenakan penggunaan sistem transmisi

tegangan yang berbeda. Penggunaan yang umum untuk RS-485 adalah single PC

yang dihubungkan kepada beberapa device yang berbagi dengan kabel yang sama.

Dapat dikatakan RS-485 merupakan sistem komunikasi party-lined

Nomor

Pin

Nama

Sinyal

Direction Keterangan

1 DCD In Data Carier Detect / Received Line

Signal Detect

2 RxD In Receive Data

3 TxD Out Transmit Data

4 DTR Out Data Terminal Ready

5 GND - Ground

6 DSR In Data Set Ready

7 RST Out Request to Send

8 CTS In Clear to Send

9 RI In Ring Indicator


21

RS-485 memenuhi kebutuhan untuk jaringan komunikasi multipoint, dan

standarnya menspesifikasi sampai 32 drivers dan 32 receivers pada sebuah bus

single (2-wire). Dengan pengenalan repeater dan impedansi tinggi driver/receiver

secara otomatis, batasan ini dapat diperluas menjadi ratusan node pada suatu

jaringan. RS-485 memperluas range mode baik untuk driver maupun receivers

dalam mode tri-state dan dengan power off. Driver RS-485 juga dapat menyimpan

masalah data collision dan kondisi fault-bus. Untuk menyelesaikan masalah data

collision yang sering muncul dalam unit hardware jaringan multidrop dapat

dibentuk sistem master single di dalam suatu mode receive sampai mereka siap

untuk mentransimsikan data. Sistem master single menawarkan alat sederhana

dan langsung dapat digunakan untuk menghindari data collision dalam 2 wire half

duplex sistem multidrop. Master ini mengawali permintaan komunikasi pada

“Slave Node” yang ditujukan pada unit ini. Hardware ini mendeteksi start-bit dari

transmisi dan secara otomatis mengaktifkan transmisi RS485. Pada gambar 2.9

ditunjukkan spesifikasi logic tegangan pada RS-485.

Gambar 2.9. Tegangan Pada RS 485

Sumber : L.Davis.EIA-422/485 Bus Interface IC Manufacturers. p.2. 8 Oktober

2008 <http://www.interfacebus.com/Design_Connector_RS422.html>

2.4.3. Konversi RS 232 – RS 485

Pada dasarnya konversi RS 232 ke RS 485 ini hanya merubah level

tegangan. Untuk melakukan proses konversi serial komunikasi RS 232 ke RS 485,

kita dapat menggunakan IC (Integrated Circuit) Maxim : Max 232, IC Max 491

(Block diagram konversi RS 232 to RS 485 ditunjukkan pada gambar 2.10).

Apabila ada sinyal yang masuk dari PC ke IC MAX232, maka IC MAX232 akan

merubah level tegangan yang masuk menjadi level tegangan TTL. Dalam IC


22

MAX491 terdapat Receiver Enable (aktif low) dan Driver Enable (aktif high)

untuk mengatur lalu lintas data dari level tegangan TTL ke level tegangan

Differential. Receiver Enable (RE) berfungsi untuk memposisikan IC MAX 491

sebagai penerima, sedangkan Driver Enable memposisikan IC MAX 491 sebagai

pengirim atau bisa juga disebut DE merupakan kontrol dari IC MAX491. Sistem

RS485 mempunyai DE sebagai kontrol yang dapat memutuskan hubungan dari

jalur transmisi ketika tidak mengirimkan data. Konverter ini menggunakan RTS

untuk mengontrol sinyal dari serial port asynchronous ke DE dari IC MAX491.

Jalur RTS yang terhubung dengan MAX491 saat RTS berlogic 1 akan

mengaktifkan RS 485. Jika RTS berlogic 0 maka MAX491 dalam kondisi tristate.

Pengaruh dari kondisi ini adalah memutuskan driver dari jalurnya.

Gambar 2.10. Diagram Block RS-232 – RS-485

Sesaat setelah IC MAX491 menerima bit-bit dari IC MAX232, maka bit-

bit tersebut akan diubah menjadi perbedaan tegangan antara dua terminal Y dan Z

(terminal pada transmitter) sesuai dengan logic bit yang diterimanya. Hal yang

sama terjadi saat IC MAX491 menerima data dari MAX491 lain, IC ini akan

mengubah perbedaan antara tegangan terminal A dan B (terminal pada receiver)

menjadi tegangan TTL. Karena receiver enable (RE) dari IC MAX491

dihubungkan ke ground, maka receiver akan selalu aktif dan akan langsung

menerima logic yang diterima dan diteruskan ke IC MAX232. Selanjutnya oleh

IC MAX232 ini akan sinyal tersebut diubah menjadi level tegangan RS-232 sesuai

dengan logic yang diterimanya dan dimasukkan ke dalam serial pada PC.

Max

232

Max

491

Max

491

Max

232

Max

491

Max

232

RS 232 RS 232

RS 232

Multidrop Point

Full Duplex


23

2.5. Visual Basic 2005 .NET

2.5.1. Mengkomunikasikan Visual Basic 2005 .NET – MySQL

Visual Basic .NET 2005, atau biasa disebut Visual Basic 8, adalah

teknologi pemrograman yang dapat digunakan untuk membuat aplikasi dalam

lingkungan Windows. Bahasa ini dibuat untuk menjawab berbagai permasalahan

terkait dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat. Visual Basic.NET

memiliki beberapa tambahan yang tak ditemui dalam bahasa asalnya, BASIC,

walaupun juga memiliki aturan serupa. Penambahan-penambahan tersebut

berdampak pada semakin mudahnya penggunaan bahasa ini. Kemudahan dan

keunggulan bahasa ini menjadikannya banyak digunakan mulai dari mahasiswa

hingga praktisi profesional.

Visual Basic 2005 .NET pada dasarnya sudah dilengkapi dengan ActiveX

Data Object (ADO) yakni sebuah fitur berbentuk suatu Application Programming

(API) yang dikhususkan dalam pengaksesan data dan informasi. ADO merupakan

salah satu model dalam pengaksesan database relasional dan non-relasional yang

dimiliki oleh Microsoft Visual Basic seperti database hierakial, mainframe

ISAM/VSAM, email, teks dan data grafis. Namun ADO tidak menggantikan

teknologi database yang ada saat ini yaitu Data Access Object (DAO).

Keberadaan ADO justru meningkatkan kemampuan pemrograman DAO maupun

RDO ke dalam wacana yang baru. ADO didesain sedemikian rupa untuk menjadi

satu data interface yang dapat digunakan untuk kepentingan single dan multitier

client / server serta aplikasi berbasis web. Keuntungan utama dari ADO adalah

kemudahan dalam penggunaan, kecepatan tinggi, penggunaan memory yang

minimal dan small disk footprint. Penggunaan ADO pada microsoft Visual Basic

pada umumnya digunakan sebagai interface untuk berkomunikasi dengan OLE

DB, seperti Access, SQL Server, Oracle dan sumber data lainnya.

Software database server yang digunakan dalam Tugas Akhir ini

menggunakan MySQL. MySQL sendiri merupakan salah satu database server

alternatif yang bersifat free / gratis. Meskipun memiliki versi Enterprise (Non-

Free) yang tentunya jauh lebih lengkap dan powerful, namun dalam versi

standarnya, untuk versi 5 keatas sudah mendukung store procedure, triggers, dan

view seperti database komersial lainnya semisal Oracle dan SQL Server.


24

Untuk dapat diintegrasikan dengan Visual Studio 2005, maka diperlukan MySQL

Connector. Salah satu MySQL connector yang dapat digunakan adalah MySQL

connector ODBC 3.51.

Gambar 2.11. Konfigurasi ODBC Data Source

Untuk menggunakan MySQL connector ODBC, install software tersebut

terlebih dahulu (MySQL connector ODBC tidak terpaket dalam dalam Microsoft

Visual Basic 2005). Hubungkan database MySQL yang telah dibuat dengan

ODBC data source melalui control panel Windows – Administrative Tools – Data

Sources (ODBC). Pada menu system DSN, tambahkan database yang sudah kita

buat seperti pada gambar 2.11. Script yang digunakan di dalam program

komunikasi database yang pada Visual Basic menggunakan ADODB adalah

sebagai berikut.

1

2

3


25

Option Explicit On

Module ModKoneksi

Public con As New ADODB.Connection

Public rec As New ADODB.Recordset

Public record As New ADODB.Recordset

Public Server As String

Public User As String

Public Password As String

Public Database As String

Public Sub cnMySQL()

Server = "localhost"

User = "root"

Password = ""

Database = "spy_test"

con.CursorLocation = _

ADODB.CursorLocationEnum.adUseClient _

con.Open("DRIVER={MySQL ODBC 3.51 Driver};Server=" & _

Server & ";UID=" & User & ";PWD=" & Password & _

";Database=" & Database)

End Module

2.5.2. Komunikasi serial PC – PLC melalui Visual Basic

Untuk dapat mengkoneksikan program yang kita buat melalui Visual

Basic dengan device lain, kita dapat menggunakan component MSComm dari

Visual Basic. Untuk dapat menggunakan component MSComm pada Microsoft

Visual Basic 2005 .NET, tambahkan component MSComm terlebih dahulu

melalui project – add reference, selanjutnya pilih Microsoft Communication

Control. Tambahkan MSComm ke dalam form yang ada ( ). Konfigurasi

MSComm dapat dilakukan melalui properti dari MSComm tersebut. Sesuaikan

kecepatan transfer data, nomor start bits, panjang data, parity dan juga

Nomor stop bits dari serial komunikasi yang digunakan.

Berikut script yang dapat digunakan untuk melakukan komunikasi data

melalui MSComm.

Public Sub Form_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal _

e As System.EventArgs) Handles MyBase.Load

AxMSComm1.PortOpen = True

AxMSComm1.Output = “@00RR0010000140*”

TextBox1.Text = AxMSComm1.Input

End Sub


26

2.5.3. Pemrograman TCP / IP menggunakan Microsoft Socket Control

Socket Control digunakan sebagai media kontrol dalam melakukan

komunikasi antar komputer memanfaatkan jaringan LAN (Local Area Network).

Sama hal-nya seperti menambahkan component MSComm ke dalam Visual Basic,

menambahkan component BSSock Lib (BigSpeed Socket Library) ke dalam

Visual Basic 2005 dapat dilakukan melalui project – add reference – BigSpeed

Socket Library.

Socket Control pada umumnya memiliki 2 macam protokol komunikasi

yang dapat dipergunakan dalam komunikasi antar PC. Protokol tersebut antara

lain protokol TCP / IP dan protokol UDP. Terdapat perlakuan yang berbeda antara

TCP / IP dan UDP walaupun sama-sama berfungsi sebagai protokol pengiriman

data. UDP tidak memerlukan proses koneksi terlebih dahulu untuk dapat

mengirimkan data. Paket-paket yang dikirimkan UDP bisa jadi melalui rute yang

berbeda-beda, sehingga hasil yang diterima bisa jadi tidak berurutan. Contohnya

jika aplikasi socket pengirim mengirimkan pesan berturut-turut : pesan 1, pesan 2,

dan pesan 3, maka aplikasi socket penerima belum tentu mendapatkan pesan yang

berurutan dimulai dari pesan 1, pesan 2, dan terakhir pesan 3. Bisa saja pesan 2

terlebih dahulu diterima, menyusul pesan-pesan yang lainnya atau berbagai

kemungkinan lainnya. Bahkan, dapat terjadi keadaan dimana pesan yang

dikirimkan tidak sampai ke penerima karena kegagalan paket data. Tidak

demikian halnya dengan stream socket yang menggunakan TCP / IP. Jenis ini

mengharuskan terjadinya koneksi terlebih dahulu kemudian mengirimkan paket-

paket data secara berurutan. Penerima juga dijamin akan menerima data dengan

urutan yang benar, dimulai dari data pertama yang dikirimkan hingga data

terakhir. TCP / IP dapat menangani data yang hilang, rusak, terpecah ataupun

terduplikasi.

Dari sekilas perbedaan ini, kita dapat menarik kesimpulan bahwa aplikasi

socket yang menggunakan TCP / IP memerlukan pertukaran data dua arah yang

valid. Sedangkan aplikasi socket yang menggunakan UDP lebih memprioritaskan

pada pengumpulan data. Karena itu, aplikasi socket TCP / IP sering diterapkan

untuk aplikasi chat, transfer file, ataupun transaksi-transaksi penting. Sedangkan

aplikasi socket dengan UDP lebih cock diterapkan untuk aplikasi monitoring


27

jaringan, game online, dan aplikasi-aplikasi broadcast. Protokol yang digunakan

pada BigSpeed Socket Library adalah protokol TCP / IP, oleh karena itu, data

yang kita kirimkan dari satu PC ke PC lainnya dipastikan akan diterima secara

utuh dan sesuai dengan urutan pengirimannya.

sensor dan aktuator (dasar Teori)

Documents

Transcript of sensor dan aktuator (dasar Teori)