APLIKASI DOT MATRIX 8X8 PADA RANCANG BANGUN TAMPILAN SUHU DENGAN MONITORING SCADA BERBASIS ARDUINO MEGA2560

APLIKASI DOT MATRIX 8X8 PADA RANCANG BANGUN TAMPILAN SUHU DENGAN MONITORING SCADA BERBASIS ARDUINO MEGA2560

LAPORAN AKHIR Disusun untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika

Oleh: JOKO MUSLIHUN 0613 3032 0225

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2016

LEMBAR PENGESAHAN APLIKASI DOT MATRIX 8X8 PADA RANCANG BANGUN TAMPILAN SUHU DENGAN MONITORING SCADA BERBASIS ARDUINO MEGA2560

LAPORAN AKHIR Disusun untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Oleh: JOKO MUSLIHUN 0613 3032 0225 Menyetujui, Pembimbing I

Pembimbing II

Amperawan,S.T., M.T NIP. 19670523 199303 1 002

Ir. Faisal Damsi, M.T NIP. 19630218 199403 1 001 Mengetahui,

Ketua Jurusan

Ketua Program Studi Teknik Elektronika

Yudi Wijanarko, ST., M.T. NIP. 19670511 199203 1 003

Amperawan, ST., M.T. NIP. 19670523 199303 1 002

ii

LEMBAR PERSETUJUAN APLIKASI DOT MATRIX 8X8 PADA RANCANG BANGUN TAMPILAN SUHU DENGAN MONITORING SCADA BERBASIS ARDUINO MEGA2560

Laporan Akhir ini disusun oleh : JOKO MUSLIHUN 0613 3032 0225 Telah disidangkan di depan dewan penguji Pada hari Rabu, 3 Agustus 2016 Susunan Dewan Penguji Ketua Anggota

: Ir. H. Yordan Hasan, M.Kom. : 1. Dr. Eng. Tresna Dewi, S.T., M.Eng. 2. Evelina, S.T., M.Kom. 3. Amperawan, S.T., M.T. 4. Abdurrahman, S.T., M.Kom.

Laporan Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika

Palembang,

Agustus 2016

Amperawan, S.T.,M.T Ketua Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang

iii

PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini: Nama NIM Program Study Jurusan

: Joko Muslihun : 0613 3032 0225 : Teknik Elektronika : Teknik Elektro

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Laporan Akhir yang telah saya buat dengan judul " APLIKASI DOT MATRIX 8X8 PADA RANCANG BANGUN TAMPILAN SUHU DENGAN MONITORING SCADA BERBASIS ARDUINO MEGA2560" adalah benar hasil karya saya sendiri dan bukan merupakan duplikasi, serta tidak mengutip sebagian atau seluruhnya dari karya orang lain, kecuali telah disebutkan sumbernya.

Palembang, Agustus 2016

Joko Muslihun

iv

MOTTO

" Hidup itu harus selalu berfikir positif "

Laporan Akhir Ini Ku Persembahkan Untuk: 1. Kedua Orang Tua 2. Keluarga 3. Dosen Pembimbing 4. Dosen Teknik Elektronika 5. Jurusan 6. Almamater 7. Teman-teman seperjuangan “Teknik Elektronika 2013” 8. Pembaca

v

ABSTRAK APLIKASI DOT MATRIX 8X8 PADA RANCANG BANGUN TAMPILAN SUHU DENGAN MONITORING SCADA BERBASIS ARDUINO MEGA2560 (2016: XVI – 68 Halaman – 41 Gambar – 2 Tabel – Lampiran) JOKO MUSLIHUN 061330320225 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA Seiring dengan sebutan human error membuat industri mengalami kerugian yang tidak dapat dikatan kecil. Sehingga industri membutuhkan sebuah piranti yang mampu mengendalikan sebuah piranti yang mampu mengendalikan sebuah alat untuk tidak mencapai hal yang tidak diinginkan. Dengan adanya alat pengendali suhu yang digunakan didalam dunia industri. Alat tersebut dapat diketahui atau diantisipasi apabila terjadi kelebihan suhu saat pemanasan bahan produksi. Dengan adanya tampilan dot matrik 8x8 dengan monitoring scada, pekerja pada industri tidak perlu lagi melakukan pengecekkan secara manual. Adanya dot matrik 8x8 tersebut pekerja dapat melihat secara langsung saat berada di lapangan ataupun dapat memantau dengan melihat monitoring scada pada ruangan yang disediakan. Rangkaian ini dilengkapi dengan sensor suhu PTC yang berfungsi sebagai pendeteksi perubahan suhu sekitar, setelah suhu terdeteksi oleh sensor PTC maka Arduino Mega2560 akan memproses data yang berupa tegangan menjadi nilai ADC. Nilai ADC inilah yang kemudian dikonversikan menjadi bitbit lalu menjadi inputan bagi dot matrix dan driver relay, dari driver relay bit-bit tersebut yang berjumlah 8 bit diteruskan ke PLC dan melalui kabel Host Link ditampilkan di scada software. Kata Kunci: Sensor PTC, Dot Matrix 8x8, PLC.

vi

ABSTRACT APLICATION DOT MATRIX 8X8 ON DESIGN TEMPERATURE DISPLAY WITH SCADA MONITORING BASED ON ARDUINO (2016: XVI – 68 pages – 41 picture – 2 Tables – Attachments) JOKO MUSLIHUN 061330320225 ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMEN ELECTRO ENGINEERING STUDY PROGRAM STATE POLYTECNIC OF SRIWIJAYA Along with the title of human error makes the industry suffered a loss that can not be said small. So the industry needs a tool that is capable of controlling a device capable of controlling a tool to not reach undesirable things. With the temperature control devices used in the industrial world. The tool can be known or anticipated event of excess temperature when heating the material production. With the 8x8 dot matrix display with scada monitoring, industrial workers no longer have to manually checking. The 8x8 dot matrix their workers can see firsthand while in the field or can monitor by looking at the scada monitoring room reserved. The circuit is equipped with PTC temperature sensor that functions as detecting changes in ambient temperature, after the temperature detected by the PTC sensor Arduino Mega2560 will process the data in the form of voltage into the ADC value. ADC value is then converted into bits and then be input to the dot matrix and the relay driver, relay driver of these bits, amounting to 8 bits is forwarded to the PLC and via cable Host Link shown in scada software. Keyword : Sensor PTC, Dot Matrix 8x8, PLC.

vii

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini tepat pada waktunya dengan judul “Aplikasi Dot Matrix 8x8 Pada Rancang Bangun Tampilan Suhu Dengan Monitoring SCADA Berbasis Arduino Mega2560”. Shalawat beserta salam semoga tercurah kepada Nabi Muhammad SAW. Penulisan laporan akhir, tidak terlepas dari dukungan berbagai pihak. Terima kasih penulis ucapkan kepada dosen pembimbing: 1.

Bapak Amperawan,S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I

2.

Bapak Ir. Faisal Damsi, M.T. selaku dosen pembimbing II Yang telah banyak memberikan waktu, arahan, nasehat dan masukan

yang sangat berharga bagi penulis demi tercapainya hasil yang lebih baik. Serta ucapan terima kasih kepada: 1.

Bapak Dr. Ing. Ahmad Taqwa, M.T. selaku direktur Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.

2.

Bapak Yudi Wijanarko, S.T.,M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.

3.

Bapak H. Herman Yani, S.T.,M.Eng. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Sriwijaya Palembang.

4.

Bapak Amperawan, S.T.,M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya.

5.

Bapak/Ibu Dosen Politeknik Negeri Sriwijaya yang telah banyak memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.

6.

Kedua orang tua serta keluarga yang telah memberikan dukungan, do’a, perhatian, semangat dan kasih sayang.

7.

Habib Firmansyah dan Sugeng Andrianto, bersama kita curahkan tenaga, waktu, pikiran dan emosi.

8.

Teman-teman seperjuangan khususnya kelas 6EB dan teman-temen Elektronika 2013 yang telah membantu dan memotivasi penulis.

viii

9.

Mas Aryo, Restu Putra, Tomy, Rexi Alfareza, Ifan Julleo, Ahmad dan M. Amin yang telah memberikan semangat dan dukungan.

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah banyak membantu dan berjasa dalam penyelesaian laporan akhir ini. Semoga bantuan yang telah diberikan mendapat balasan yang lebih baik dari Allah SWT. Selanjutnya penulis menyadari adanya kekurangan dalam penulisan laporan akhir ini, untuk itu diharapkan adanya perbaikan-perbaikan yang diberikan dari pihak selanjutnya agar penulis ini dapat menjadi lebih baik lagi.

Palembang, Agustus 2016

Penulis

ix

DAFTAR ISI Hal. HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... iii PERNYATAAN KEASLIAN ....................................................................... iv MOTTO ........................................................................................................ v ABSTRAK..................................................................................................... vi ABSTRACT.................................................................................................... vii KATA PENGANTAR ................................................................................... viii DAFTAR ISI ................................................................................................. x DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ......................................................................................... xv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang .................................................................................. 1

1.2

Perumusan Masalah........................................................................... 2

1.3

Pembatasan Masalah ......................................................................... 2

1.4

Tujuan dan Manfaat .......................................................................... 2 1.4.1 Tujuan ...................................................................................... 2 1.4.2 Manfaat .................................................................................... 2

1.5

Metodologi Penulisan ....................................................................... 2 1.5.1 Metode Referensi...................................................................... 2 1.5.2 Metode Observasi ..................................................................... 3 1.5.3 Metode Wawancara .................................................................. 3

1.6

Sistematika Penulisan ........................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1

Pengertian SCADA ........................................................................... 5 2.1.1 Sejarah SCADA ....................................................................... 6

x

2.1.2 Arsitektur Sistem SCADA ........................................................ 7 2.2

Programmable Logic Controller (PLC) ............................................. 14 2.2.1 PLC Omron CPM1A-30CDR-A ............................................... 15

2.3

Positive Temperature Coefisient (PTC) ............................................. 16 2.3.1 Jenis-jenis Sensor PTC ............................................................. 17 2.3.2 Simbol dan Gambar Sensor PTC............................................... 18 2.3.3 Karakteristik Sensor PTC ......................................................... 18

2.4

Arduino ............................................................................................ 20

2.5

Arduino Mega2560 ........................................................................... 22 2.5.1 Summary .................................................................................. 23 2.5.2 Power ....................................................................................... 23 2.5.3 Memory .................................................................................... 25 2.5.4 Input dan Output....................................................................... 25 2.5.5 Ommunication .......................................................................... 26

2.6

IC MAX7219 .................................................................................... 27

2.7

Dot Matrix 8x8 .................................................................................. 28

BAB III RANCANG BANGUN 3.1

Tujuan Perancangan .......................................................................... 30

3.2

Blok Diagram .................................................................................... 30

3.3

Diagram Alir (Flow Chart) ................................................................ 35

3.4

Tahap Perancangan ........................................................................... 37 3.4.1 Tahap Perancangan Hardware ................................................. 37 3.4.1.1Perancangan Elektronik .......................................................... 37 3.4.1.2 Wirring Komponen Pembahasan ............................................ 42 3.4.1.3 Perancangan Mekanik ............................................................ 43

3.4.2

Perancangan Software ....................................................................... 44

BAB IV PEMBAHASAN 4.1

Tujuan Pengukuran Alat .................................................................... 57

4.2

Metode Pengukuran........................................................................... 57

xi

4.3

Alat Pengukuran ................................................................................ 58

4.4

Langkah-Langkah Pengukuran .......................................................... 58

4.5

Titik Pengukuran ............................................................................... 59

4.6

Hasil Data Pengukuran ...................................................................... 60 4.6.1 Data Hasil Pengukuran Menggunakan Multimeter .................... 60 4.6.2 Data Tampilan Suhu Pada Dot Matrix 8x8 ................................ 64

4.7

Analisa Hasil Pengukuran ................................................................ 66

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1

Kesimpulan ....................................................................................... 68

5.2

Saran ................................................................................................. 68

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR Hal. Gambar 2.1

Sistem SCADA "primitive" ....................................................... 6

Gambar 2.2

Sistem SCADA Modern .......................................................... 7

Gambar 2.3

Arsitektur Sistem SCADA Umum ............................................ 8

Gambar 2.4

Variasi komunikasi data pada sistem SCADA .......................... 10

Gambar 2.5

SCADA Dasar.......................................................................... 11

Gambar 2.6

Integrated SCADA................................................................... 12

Gambar 2.7

Networked SCADA .................................................................. 13

Gambar 2.8

PLC Omron CPM1A -30CDR A .............................................. 15

Gambar 2.9

Simbol dan Gambar Sensor PTC .............................................. 18

Gambar 2.10 Grafik Karakteristik PTC ......................................................... 19 Gambar 2.11 Kurva Karakteristik Tegangan dan Arus dari Sensor PTC ........ 20 Gambar 2.12 Arduino Mega 2560 ................................................................. 22 Gambar 2.13 Konfigurasi Pin IC MAX7219 .................................................. 27 Gambar 2.14 Timming Diagram IC MAX7219.............................................. 28 Gambar 2.15 Display LED Dot Matrix .......................................................... 29 Gambar 3.1

Blok Diagram Monitoring Suhu ............................................... 31

Gambar 3.2

Blok Diagram Pembahasan ...................................................... 34

Gambar 3.3

Diagram alir (Flow Chart) ........................................................ 36

Gambar 3.4

Perancangan rangkaian komponen monitoring suhu ................. 37

Gambar 3.5

Skematik rangkaian power supply 12V dan 5V......................... 38

Gambar 3.6

Layout rangkaian power supply 12V dan 5V ............................ 39

Gambar 3.7

Gambar skematik rangkaian driver relay .................................. 40

Gambar 3.8

Layout rangkaian driver relay.................................................. 41

Gambar 3.9

Rangkaian sensor suhu PTC ..................................................... 41

Gambar 3.10 Wirring komponen ................................................................... 41 Gambar 3.11 Skema Rangkaian Keseluruhan Rancangan Monitoring Suhu Melalui SCADA Berbasis Arduino Mega2560 ......................... 43 Gambar 3.12 Desain Mekanik Untuk Alat Monitoring Suhu Tampak Bawah ...................................................................................... 44

xiii

Gambar 3.12 Desain Mekanik Untuk Alat Monitoring Suhu Tampak Atas ......................................................................................... 44 Gambar 3.13 Desain Mekanik Untuk Alat Monitoring Suhu Tampak Depan....................................................................................... 45 Gambar 3.14 Tata Letak Perancangan Keseluruhan Komponen ..................... 57 Gambar 4.1

Rangkaian Titik Pengukuran .................................................... 59

Gambar 4.2

Tampilan pada Dot Matrix Saat Suhu 260C .............................. 64

Gambar 4.3

Tampilan Pada Dot Matrix Saat Suhu 440C .............................. 64

Gambar 4.4

Tampilan Pada Dot Matrix Saat Suhu 540C .............................. 64

Gambar 4.5

Tampilan Pada Dot Matrix Saat Suhu 600C .............................. 64

Gambar 4.6

Tampilan Pada Dot Matrix Saat Suhu 810C .............................. 65

Gambar 4.7

Tampilan Pada Dot Matrix Saat Suhu 940C .............................. 65

Gambar 4.8

Tampilan Pada Dot Matrix Saat Suhu 1050C ............................ 65

Gambar 4.9

Tampilan Pada Dot Matrix Saat Suhu 1180C ............................ 65

Gambar 4.10 Tampilan Pada Dot Matrix Saat Suhu 1240C ............................ 66 Gambar 4.11 Tampilan Pada Dot Matrix Saat Suhu 1360C ............................ 66 Gambar 4.12 Tampilan Pada Dot Matrix Saat Suhu 1530C ............................ 66

xiv

DAFTAR TABEL Hal. Tabel 2.1 Spesifikasi Pada Arduino Mega2560............................................. 23 Tabel 4.1 Tabel Pengukuran Tegangan ......................................................... 60

xv

DARTAR LAMPIRAN Lampiran A. Lembar Kesepakatan Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing I Lampiran B. Lembar Kesepakatan Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing II Lampiran C. Lembar Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing I Lampiran D. Lembar Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing I Lampiran E. Surat Rekomendasi Ujian Laporan Akhir Lampiran F. Datasheet Arduino Mega2560 Lampiran G. Datasheet IC MAX7219 Lampiran H. Program Lampiran I. Lembar Revisi

xvi