TUGAS AKHIR – TE090362 DESAIN DAN IMPLEMENTASI KONTROLER PI PADA SISTEM SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION (SCADA) UNTUK SISTEM PENGATURAN LEVEL INDEPENDEN Prayudha Dewantara NRP 2211030055 Tatang Teguh Santoso NRP 2211030091 Dosen Pembimbing Slamet Budiprayitno, ST., MT. NIP. 19781113 201012 1 002 PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014
FINAL PROJECT – TE090362 DESIGN AND IMPLEMENTATION PI CONTROLLER OF THE SYSTEM, SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION (SCADA) FOR SYSTEM INDEPENDENT – LEVEL SETTINGS Prayudha Dewantara NRP 2211030055 Tatang Teguh Santoso NRP 2211030091 Supervisor Slamet Budiprayitno, ST., MT. NIP. 19781113 201012 1 002. Electrical Engineering D3 Program Industrial Technology Faculty Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014
DESAIN DAN IMPLEMENTASI KONTROLER PI PADA SISTEM SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION (SCADA) UNTUK SISTEM PENGATURAN LEVEL INDEPENDEN
ABSTRAK Nama Mahasiswa 1 NRP Nama Mahasiswa 2 NRP Dosen Pembimbing
: : : : :
Prayudha Dewantara 2211030055 Tatang Teguh Santoso 2211030091 Slamet Budiprayitno, ST., MT.
Pengaturan level merupakan proses yang digunakan untuk menjaga tingkat ketinggian air agar tetap dalam kondisi set point yang telah ditentukan. Dalam penerapannya sistem ini memiliki nilai beban yang berubah-ubah apabila terjadi perubahan pada bukaan valve yang tidak sesuai dengan set point. Perubahan tersebut dapat mengakibatkan keluaran menjadi tidak sesuai dengan yang diinginkan. Oleh karena itu, dirancang sebuah kontroler PI (Proportional ditambah Integral) untuk mengendalikan plant agar dapat menjaga kestabilan kerja dan untuk mempercepat respon. Kontroler PI (Proportional ditambah Integral) dalam sistem ini akan diterapkan pada sistem Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) sebagai sistem pemantauan dan pengontrolan terhadap plant. Dari hasil pengujian, kontroler PI (Proportional ditambah Integral) dapat mengendalikan respon plant yang tidak sesuai dengan nilai set point, nilai rata-rata kesalahan waktu tunak pada implementasi sebesar 1,6% . Kata kunci : Kontroler PID, Level, SCADA.
v
DESIGN AND IMPLEMENTATION PI CONTROLLER OF THE SYSTEM, SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION (SCADA) FOR SYSTEM INDEPENDENT – LEVEL SETTINGS
ABSTRACT 1st Student Names NRP 2nd Student Names NRP Supervisor
: : : : :
Prayudha Dewantara 2211030055 Tatang Teguh Santoso 2211030091 Slamet Budiprayitno, ST., MT.
Setting the level is a process used to maintain water levels for remain within a pr edetermined set point conditions. In application of this system has a load rating change when there is a change in the valve opening is not in accordance with the set point. Such changes may result in the output to be not in accordance with the desired Therefore, designed a PI controller (Proportional plus Integral) to control the plant in order to maintain stability and to speed up the response work. PI controller (Proportional plus Integral) in this system will be applied to the system of Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) as a monitoring and control system of the plant. From the test results, the PI controller (Proportional plus Integral) in order to control plant responses that do not correspond to the set point value, the average value of the steady state error at the time of implementation of 1.6%. Keywords: Controller,PID, Level, SCADA.
vii
KATA PENGANTAR Puja dan puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat, taufik dan hidayah-Nya, penyusunan buku Tugas Akhir yang berjudul “Desain Dan Implementasi Kontroler PI Pada Sistem Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) Untuk Sistem Pengaturan Level Independen” dapat diselesaikan dengan baik. Penulis menyadari bahwa dalam proses penulisan buku ini banyak mengalami kendala, namun berkat bantuan, bimbingan, kerjasama dari berbagai pihak dan berkah dari Tuhan sehingga kendalakendala yang dihadapi tersebut dapat diatasi. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan kepada Bapak Slamet Budiprayitno, ST,. MT. selaku dosen pembimbing yang telah dengan sabar, tekun, tulus dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan pikiran memberikan bimbingan, motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat berharga kepada penulis selama menyusun skripsi. Selanjutnya ucapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada: • Ir. Eko Setijadi, ST.,MT.,Ph.D, selaku Kaprodi D3 Teknik Elektro, Komputer Kontrol FTI - ITS. • Teristimewa kepada Orang Tua penulis Prayudha Dewantara dan Tatang Teguh Santoso yang selalu mendoakan, memberikan motivasi dan pengorbanannya baik dari segi moril, materi kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. • Semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu yang telah memberi dorongan dan bantuan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini baik secara langsung maupun tidak langsung. Penulis menyadari buku ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh sebab itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak demi kesempurnaan skripsi ini.
Surabaya, Juli 2014 Penyusun ix
DAFTAR ISI JUDUL ............................................................................................... PENGESAHAN ................................................................................. ABSTRAK ......................................................................................... ABSTRACT ........................................................................................ KATA PENGANTAR ....................................................................... DAFTAR ISI ...................................................................................... DAFTAR GAMBAR ......................................................................... DAFTAR TABEL..............................................................................
i iii v vii ix xi xv xix
BAB I. PENDAHULUAN ................................................................. 1.1. Latar Belakang ............................................................... 1.2. Permasalahan ................................................................ 1.3. Batasan Masalah ............................................................ 1.4. Maksud dan Tujuan........................................................ 1.5. Metodologi ..................................................................... 1.6. Sistematika Laporan ...................................................... 1.7. Relevansi..........................................................................
1 1 1 2 2 2 3 4
BAB II. TEORI PENUNJANG ....................................................... 5 2.1. SCADA Elipse Software ................................................ 5 2.1.1. Server SCADA Elipse ........................................ 6 2.1.2. Viewer SCADA Elipse ........................................ 6 2.1.3. OPC (OLE for ProcessControl) SCADA Elipse . 6 2.2. Mikrokontroler Atmega16 ............................................. 7 2.2.1. Struktur Mikrokontroler ...................................... 8 2.2.2. Spesifikasi Mikrokontroler AVR Atmega16 ...... 12 2.2.3. Konfigurasi Pin Atmega16 ................................. 12 2.3. Adam Advantech TCP 5000 .......................................... 15 2.3.1. Protokol Jaringan Komunikasi Modbus/TCP Adam Advantech ..................................................................... 16 2.4. Kabel Ethernet ............................................................... 16 2.5. Motor Servo DC ............................................................ 18 2.5.1. Prinsip Kerja Motor Servo ................................... 18 2.5.2. Karakteristik Motor Servo MG995 ...................... 21 2.6. Potensio Linier Multiturn ............................................... 21 2.7. LCD (Liquid Crystal Display) 16x2 .............................. 22 2.8. Karakteristik Respon Sistem Orde Satu........................... 23 xi
2.9. SOP (Standart Operasional Prosedur) ............................ 25 BAB III. PEMBUATAN DAN PERANCANGAN ALAT .............. 27 3.1. Pembuatan Master Station .............................................. 28 3.1.1. Pembuatan Domain .............................................. 28 3.1.2. Pembuatan HMI (Human Machine Interface) ...... 33 3.1.3. Pembuatan OPC (OLE for Process Control)........ 40 3.1.4. Konfigurasi Software Adam Advantech .............. 45 3.1.5. Konfigurasi Software SCADA Elipse dengan Software Adam Advantech............................................. 48 3.2. Penggunaan Jaringan Komunikasi ................................. 51 3.3. Perancangan dan Pembuatan Hardware Pada RTU ....... 52 3.3.1. Perancangan dan Pembuatan Mikrokontroler Atmega16 ....................................................................... 52 3.3.2. Perancangan dan Pembuatan Penurun Tegangan 12 Volt Menjadi 5 Volt ....................................................... 53 3.3.3. Perancangan dan Pembuatan Rangkaian Driver Relay .............................................................................. 55 3.3.4. Perancangan dan Pembuatan Rangkaian Modul LCD ............................................................................... 56 3.4. Perancangan dan Pembuatan Plant Level ....................... 57 3.5. Program Driver Motor Servo DC Pada Mikrokontroler...64 3.6. Perancangan Kontroler PID ........................................... 65 3.7. Pembuatan Program Pada Sistem SCADA................ 70 BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISA DATA ............................. 4.1. Pengujian Software SCADA Elipse Dengan Software Adam Advantech .................................................................. 4.2. Pengujian Koneksi Hardware dengan Software Menggunakan Komunikasi Ethernet .................................... 4.3. Pengujian Sensor Potensio Linier Multiturn .................. 4.4. Pengujian Motor Servo ................................................... 4.5. Pengujian LCD 16x2 ...................................................... 4.6. Pengujian Level Riil Dengan HMI............................... 4.7Pengujian Program Kontroler PID..................................
71 71 73 77 80 80 81 82
BAB V. PENUTUP .................................................................................... 87 5.1. Kesimpulan..................................................................... 87 5.2. Saran ............................................................................... 87 xii
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................ 89 LAMPIRAN Listing Program Uji Coba LCD ................................. LAMPIRAN Listing Program Driver Motor Servo ......................... LAMPIRAN Datasheet Mikrokontroler ATmega16 ....................... LAMPIRAN Datasheet Adam Advantech TCP 5000...................... LAMPIRAN Datasheet Potensio Linier Multiturn ..........................
A-1 B-1 C-1 D-1 E-1
DAFTAR RIWAYAT HIDUP.......................................................... F-1
xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Tampilan Software Dari SCADA Elipse. ................... 5 Gambar 2.2. Diagram Sistem Software SCADA Elipse. ............... 6 Gambar 2.3. Struktur Mikrokontroler ............................................. 8 Gambar 2.4. Mapping Memori Mikrokontroler ATmega16 ........... 10 Gambar 2.5. Diagram Sistem Mikrokontroler ATmega16.............. 11 Gambar 2.6. Konfigurasi Pin Atmega16......................................... 12 Gambar 2.7. Bentuk Hardware Adam Advantech .......................... 15 Gambar 2.8. Konfigurasi Kabel UTP Tipe Cross ........................... 18 Gambar 2.9. Perbandingan Lebar Pulsa Dengan Sudut Rotasi ....... 19 Gambar 2.10 Modulasi Lebar Pulsa (PWM)..................................... 19 Gambar 2.11. Lebar Pulsa PWM 50%............................................... 20 Gambar 2.12. Lebar Pulsa PWM 30%............................................... 20 Gambar 2.13. Datasheet Motor Servo MG995 ................................. 21 Gambar 2.14. Datasheet Potensio Linier (Multiturn) ....................... 22 Gambar 2.15. Dimensi LCD 16x2 .................................................... 22 Gambar 2.16. Respon Orde Satu Terhadap Masukan Units Step... 23 Gambar 3.1. Sistem SCADA ......................................................... 27 Gambar 3.2. Diagram Sistem SCADA ........................................... 28 Gambar 3.3. Menu Awal Pembuatan Domain ................................ 29 Gambar 3.4. Kotak Dialog Konfirmasi........................... ................ 29 Gambar 3.5. Kotak Dialog Application Type .................................. 30 Gambar 3.6. Pembuatan Nama Domain.......................................... 30 Gambar 3.7. Kotak Dialog Viewer Resolution ................................ 31 Gambar 3.8. Kotak Dialog I/O Driver ............................................ 31 Gambar 3.9. Kotak Dialog Database ............................................. 32 Gambar 3.10. Kotak Dialog Alarm Server ........................................ 32 Gambar 3.11. Kotak Dialog Akhir .................................................... 33 Gambar 3.12. Tampilan Pada Menu Viewer and Frames ................. 33 Gambar 3.13. Tampilan Untuk Menampilkan Frame....................... 34 Gambar 3.14. Tampilan Menu Screen .............................................. 35 Gambar 3.15. Untuk Menampilkan Desain Kedalam Elipse ............ 35 Gambar 3.16. Tampilan Level Tank ................................................. 36 Gambar 3.17. Tampilan Set Point Pada Screen ................................ 36 Gambar 3.18. Membuat Tampilan Value Pada Screen ..................... 37 Gambar 3.19. Membuat Tampilan Cammond Button Pada Screen ... 38 Gambar 3.20. Membuat Grafik Pada Screen..................................... 39 Gambar 3.21. Membuat Tampilan Kp,Ki,Kd dan Ts Pada Screen.... 39 xv
Gambar 3.22. Membuka Menu Untuk Membuat Driver Baru.......... 40 Gambar 3.23. Membuka Driver Modbus .......................................... 40 Gambar 3.24. Menu Tab Modbus...................................................... 41 Gambar 3.25. Menu Tab Setup Untuk Memilih Jenis Komunikasi ... 41 Gambar 3.26. Menu Tab Ethernet Untuk Mengkonfigurasikan Komunikasi Serial ............................................................................... 42 Gambar 3.27. Driver Modbus ........................................................... 42 Gambar 3.28. Hasil Konfigurasi Modbus.......................................... 43 Gambar 3.29. Tampilan Pada Drivers And OPC............................... 43 Gambar 3.30. Menu Propertis Tab Links .......................................... 44 Gambar 3.31. Menu AppBrowser ...................................................... 45 Gambar 3.32. Mencari Modul Jaringan ............................................. 45 Gambar 3.33. Tampilan Awal Software Adam Advantech Setelah Terhubung…….................................................................................... 46 Gambar 3.34. Interface Socket 5017 ................................................. 46 Gambar 3.35. Konfigurasi OPC ........................................................ 47 Gambar 3.36. Activate/ Deactivate Pada Menu Driver ..................... 48 Gambar 3.37. Menu Properties ......................................................... 48 Gambar 3.38. Menu Properties Link ................................................. 49 Gambar 3.39. Menu Source ............................................................... 49 Gambar 3.40. Pengaturan Properties. .............................................. 50 Gambar 3.41. Pengaturan Properties. .............................................. 50 Gambar 3.42. Komunikasi Ethernet Antara Komputer Dengan Adam Advantech Menggunakan Kabel RJ45 ................................................. 51 Gambar 3.43. Diagram Fungsional Sistem Minimum ...................... 52 Gambar 3.44. Rancangan Sistem Minimum ...................................... 53 Gambar 3.45. Hardware Rancangan Sistem Minimum .................... 53 Gambar 3.46. Diagram Fungsional Rangkaian Penurun Tegangan ... 54 Gambar 3.47. Skematik Rangkaian Penurun Tegangan ................... 54 Gambar 3.48. Hardware Rangkaian Penurunan Tegangan ............... 55 Gambar 3.49. Diagram Fungsional Rangkaian Driver Relay ............ 55 Gambar 3.50. Diagram skematik Rangkaian Driver Relay ............... 56 Gambar 3.51. Rangkaian Driver Relay. ............................................ 56 Gambar 3.52. Skematik Rangkaian Modul LCD .............................. 57 Gambar 3.53. Hardware Rangkaian Modul LCD ............................. 57 Gambar 3.54. Desain Rancangan Awal Dari Plant ........................... 58 Gambar 3.55. Komponen Untuk Membangun Plant. ........................ 59 Gambar 3.56. Bentuk Tank Air ......................................................... 60 xvi
Gambar 3.57. Besi Penyangga Tank 1, Tank 2 dan Tank 3............... 60 Gambar 3.58. Posisi Keran Air Dengan Motor Servo....................... 61 Gambar 3.59. Posisi Potensio Pada Tank. ......................................... 62 Gambar 3.60. Tempat Pompa Pengisian Tank 1dan Tank 2. ............ 62 Gambar 3.61. Bentuk Plant Level .................................................... 63 Gambar 3.62. Setting Timer1............................................................. 64 Gambar 3.63. Duty Cycle Dengan ICR1............................................ 65 Gambar 3.64. Diagram Blok Kontroler PID Pada Tank A............... 65 Gambar 3.65. Merancang Komponen Kontroler............................... 66 Gambar 3.66. Alogaritma Program Kontrol Valve. .......................... 70 Gambar 4.1. Diagram Koneksi Pada Master Station ...................... 73 Gambar 4.2. Diagram Pengukuran Uji Coba I/O (Input/Output) Adam Advantech…….. ................................................................................. 76 Gambar 4.3. Kelinieralitas Sensor Potensio ................................... 80 Gambar 4.4. Plot Level Dengan Tegangan……….......................... 82 Gambar 4.5. Hasil Pengujian LCD ................................................. 83 Gambar 4.6. Data Sampling Dari Plant Yang Digunakan............. 85 Gambar 4.7. Respon Tanpa Menggunakan Kontroler..................... 86 Gambar 4.8. Respon Menggunakan Kontroler.................................. 86
xvii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Fungsi Khusus Port B ...................................................... 13 Tabel 2.2. Fungsi Khusus Port D ...................................................... 14 Tabel 4.1. Data Hasil Uji Coba koneksi Software Adam Advantech Dengan Software SCADA Elipse........................................................ 72 Tabel 4.2. Hasil Uji Coba Input Adam Advantech ........................... 74 Tabel 4.3. Hasil Uji Coba Output Adam Advantech......................... 75 Tabel 4.4. %Eror Tegangan Masuk dan Keluar.................................. 75 Tabel 4.5. Uji Coba Potensio Linier Multiturn ................................. 77 Tabel 4.6. Data Perbandingan Sensor Dengan Level........................ 79 Tabel 4.7. Perubahan Sudut Putaran Berdasarkan Duty Cycle .......... 80 Tabel 4.8. Hasil Uji Coba Antara Tampilan Secara Riil Dengan LCD dan Software SCADA Elipse .............................................................. 81 Tabel 4.9. Respon Terhadap Set Point Tertentu. ............................... 85 Tabel 4.10.Respon Terhadap Konstanta Kontroler PI......................... 86
xix
Halaman sengaja dikosongkan
xx
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pengaturan level yaitu suatu proses pengaturan yang digunakan untuk mengukur tingkat ketinggian air pada suatu tempat penyimpanan. Untuk meningkatkan peforma dari pengendalian level diperlukan suatu kontroler yang dapat mempertahankan kestabilan pada plant, terhadap perubahan beban. Penggunaan kontroler PI sudah menjadi standar di dunia industri, dikarenakan kesederhanan strukturnya, mudah untuk dirancang[1]. Plant akan dipantau dan dikontrol dari jarak yang jauh dengan menggunakan perangkat lunak Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA), yaitu sebuah sistem yang dapat memungkinkan melakukan proses pemantauan dan pengontrolan dari jarak yang jauh dengan beberapa plant. Pada plant pengaturan level kestabilannya memiliki tingkat kerumitan yang lebih tinggi. Dengan menggunakan kontroler PI dapat menjaga kestabilan suatu proses pengontrolan, sehingga memudahkan untuk melakukan pengontrolan pada plant. Oleh sebab itu, pada sebuah SCADA dirancang sebuah kontroler Proportional Integral (PI) untuk mengatasi perubahan beban pada plant, serta digunakan untuk mengontrol proses tersebut dengan cara mengatur orde dari PI sehingga pada setiap perubahan parameter beban plant akan tetap bekerja dengan stabil. 1.2. Permasalahan Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) merupakan salah satu sistem yang berfungsi sebagai proses pemantauan dan pengontrolan dari jarak yang sangat jauh dengan mehubungkan sensor dan aktuator yang diterdapat pada plant. Pada sistem SCADA terdapat sebuah kontroler yang digunakan untuk mengontrol suatu plant. Namun proses yang akan di kontrol memiliki nilai beban yang berubah-ubah apabila terjadi perubahan parameter pada level. Hal ini dapat berdampak pada penurunan performa dan ketidakstabilan terhadap sistem. Oleh sebab itu, perancangan kontroler PI diharapkan dapat menjaga kestabilan sistem agar tetap dalam kondisi set point yang diberikan.
1
1.3. Batasan Masalah Berdasarkan permasalahan yang telah diuraikan di atas, batasan masalah dari tugas akhir ini adalah perancangan kontroler yang cukup menggunakan PID sederhana. Serta plant yang dikontrol memiliki level yang tidak begitu banyak. • Dapat mengonrol valve dengan menggunakan PID yang sederhana. Dengan hanya menggunakan Kp dan Ki valve sudah dapat terkontrol dengan baik. • Instrumen deriver motor servo menggunakan sistem minimum ATmega16. • Dapat menghubungkan master station dengan plant yang dikontrol. 1.4. Maksud dan Tujuan Perubahan yang terjadi pada parameter level menyebabkan nilai beban yang berubah-ubah. Untuk itu dirancang sebuah kontroler Proportional Integral (PI), agar dapat diaplikaskan pada sistem pengaturan level yang berfungsi memperbaiki respon sistem tersebut agar tetap stabil sesuai dengan set point yang diberikan. 1.5. Metodologi Dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini, ada beberapa kegiatan yang dapat diuraikan sebagai berikut: 1. Pengumpulan bahan (Study Literature). Pada tahap ini digunakan untuk mencari literatur peneliti mengenai Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA), sistem jaringan yang tepat untuk digunakan sebagai komunikasi cepat dan tepat, dan mempelajari kontroler PI yang akan digunakan pada plant. 2. Desain dan skema sistem. Pada tahap ini digunakan untuk mengumpulkan data tentang fakta dan informasi yang didapat di lapangan kemudian menentukan ide untuk membuat suatu metode penyelesaian terhadap permasalahan. Serta dilakukan perancangan yang tepat untuk dapat melakukan pemantauan dan pengontrolan dari sistem yang menggunakan sistem SCADA. 3. Aplikasi sistem. Pada tahap ini digunakan untuk menerapkan sistem yang telah dibuat dalam bentuk riil. Yakni dengan mengaplikasikan sistem 2
jaringan yang menghubungkan antara master station dengan plant yang akan dikontrol dalam sistem SCADA. 4. Pengujian sistem yang telah selesai diaplikasikan. Pada tahap ini akan dilakukan pengujian terhadap suatu sistem, pengujian ini dimaksudkan untuk memastikan bahwa kinerja masing-masing tahap yang telah dibuat dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan. Untuk proses pengujian sistem dilakukan melalui percobaan dilapangan dengan cara melakukan pengujian alat dengan kesesuaian di lapangan. Selanjutnya data-data yang diperoleh akan digunakan sebagai bahan analisa. 5. Analisa sistem. Pada tahap ini dilakukan pengamatan atau analisa sistem dilakukan dengan cara membandingakan antara data-data yang didapat dari pengujian dengan sistem yang telah dibuat, sehingga dapat diketahui apakah sistem yang telah dibuat data bekerja sesuai dengan yang diharapkan atau tidak. Dimana letak kekurangan serta kelebihannya, agar sistem ini nantinya dapat diterapkan dengan baik pada dunia industri. 6. Penulisan laporan. Tahap ini digunakan untuk proses pembutan laporan. Proses ini dilaksanakan setelah semua langkah-langkah terselesaikan sehingga hasil yang diperoleh dari pembuatan sistem dapat dijelaskan secara rinci sesuai dengan data-data yang diperoleh. 1.6. Sistematika Laporan Pembahasan pada laporan Tugas Akhir ini terdiri dari lima bab, yaitu pendahuluan, teori penunjang, perencanaan dan pembuatan alat, pengujian dan analisa alat, serta penutup. Bab I Pendahuluan Membahas tentang latar belakang, permasalahan, batasan masalah, maksud dan tujuan, sistematika laporan, metodologi, serta relevansi. Bab II Teori Penunjang Menjelaskan teori penunjang yang dijadikan landasan dan mendukung dalam perencanaan dan pembuatan alat. 3
Bab III Perencanaan dan Pembuatan Alat Membahas perencanaan dan pembuatan perangkat keras yang meliputi rangkaian-rangkaian, desain mekanik serta miniatur tandon air, dan perangkat lunak yang meliputi program yang akan digunakan untuk mengaktifkan alat tersebut. Bab IV Pengujian dan Analisa Data Membahas pengujian dan analisa data terhadap alat beserta sensor yang terdapat pada alat. BAB V Penutup Berisi penutup yang menjelaskan tentang kesimpulan dari tugas akhir ini dan saran-saran untuk pengembangan alat ini lebih lanjut. 1.7. Relevansi Hasil yang diperoleh dari Tugas Akhir ini diharapkan dapat melakukan proses pengaturan level secara cepat dan tepat agar dapat mempertahankan kestabilan dan respon pada sistem, apabila terjadi perubahan terhadap parameter level. Sehingga proses tersebut dapat dikontrol dari jarak jauh dengan menggunakan sistem SCADA.
4
BAB II TEORI PENUNJANG 2.1.
SCADA Elipse Software[2] Software ini dapat digunakan untuk mendukung pengawasan, kontrol dan sistem akuisisi data dari berbagai ukuran atau kompleksitas, serta pengambilan data secara real time. SCADA Elipse adalah software dengan sistem yang didalamnya dapat digunakan untuk proses pengawasan dan pengendalian, yang dikembangkan untuk memenuhi persyaratan terbaru dari konektivitas, fleksibilitas, dan kehandalan, dan sangat ideal untuk digunakan dalam sistem yang detail. Dapat digunakan untuk menyusun sistem multi-layer. SCADA Elipse memungkinkan komunikasi dengan beberapa jenis komunikasi jaringan, dan dapat mengumpulkan serta mendistribusikan data dengan baik. Untuk tampilan software dari SCADA Elipse dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Tampilan Software Dari SCADA Elipse.
5
Untuk memahami bagaimana sistem jaringan pada software SCADA Elipse dapat dilihat diagram blok sistem software secara keseluruhan pada Gambar 2.2. Didalam software ini terdapat tiga aplikasi utama yaitu Viewers, Server dan OPC dimana ketiga menu tersebut memiliki fungsi yang saling berhubungan.
Gambar 2.2. Diagram Sistem Software SCADA Elipse. 2.1.1. Server SCADA Elipse Pada aplikasi server, di mana proses utama dari semua kegiatan dapat dijalankan, termasuk real time komunikasi dengan peralatan kontrol. Server ini juga bertanggung jawab untuk mengirimkan data dan layar untuk klien yang terhubung di mana saja yang berada dalam jaringan (Intranet dan Internet). Server juga dapat menjalankan banyak proyek pada saat yang sama dan pertukaran data dengan server lain. 2.1.2. Viewer SCADA Elipse Memungkinkan untuk operasional aplikasi yang berada di server di komputer manapun dengan menggunakan program Viewer atau dengan browser Internet. Viewer juga berfungsi untuk menampilkan hasil konfigurasi HMI pada monitor komputer. 2.1.3. OPC (OLE for Process Control) SCADA Elipse Komunikasi jaringan yang dapat digunakan pada SCADA Elipse adalah komunikasi Ethernet, Serial, Modem dan RAS. Serta dilengkapi 6
juga dengan client and server OPC (OLE for Process Control), yaitu konfigurasi untuk dapat menghubungkan dua perangkat dengan komunikasi yang sama. Pada menu ini berfungsi untuk mengatur I/O (Input/Output) yang terdapat pada software sehingga dapat terhubung dengan perangkat lainnya. 2.2.
Mikrokontroler ATmega16[3] Mikrokontroler adalah sebuah chip yang yang didalamnya sudah terdapat mikroprosesor, I/O pendukung, memori bahkan ADC (Analog to Digital Converter) perangkat keras dibuat menjadi semakin canggih, jutaan transistor dijejalkan didalamnya, miniatur dimensi semakin ditingkatkan dengan kemampuan mengolah program yang lebih komplek sehingga memungkinkan untuk aplikasi disegala bidang. Perkembangan perangkat lunak juga berkembang tak terbatas, seakan hanya dibatasi oleh kemampuan imajinasi manusia saja. Mikrokontroler, adalah mikroprosesor yang dikhususkan untuk instrumentasi dan kendali, contoh aplikasi kendali pada motor, berperan seperti PLC (Programmable Logic Control), pengaturan pengapian dan injeksi bahan bakar pada kendaraan atau alat mengukur suatu besaran, seperti suhu, tekanan, kelembaban dan lain-lain. Dalam perkembangannya yang begitu cepat, batasan-batasan terebut menjadi kabur, seperti definisi micro dan main frame computer. Beberapa mikrokontroler disebut embedded processor, artinya processor yang diberikan program khusus yang selanjutnya diaplikasikan untuk akuisisi data dan kendali khusus, dan bisa diprogram ulang. Beberapa mikrokontroler moderen juga sudah dilengkapi dengan DSP (Digital Signal Processor) atau mikrokontroler yang tergolong RISC (Reduced Instruction Set of Computing) mikrokontroler adalah piranti keras yang tidak akan bisa bekerja kalau tidak ada perangkat lunak, inilah yang membedakan mikroprosesor dengan rangkaian digital diskrit kemampuannya untuk diprogram, dan diprogram ulang adalah suatu kelebihan didalam mikrokontroler atau mikroprosesor, contohnya dalam suatu sistem pengendali lampu lalu lintas dengan rangkaian diskrit perlu menambahkan merubah rangkaian bila diperlukan perubahan sistem, tetapi dengan sistem prosesor atau mikrokontroler, bisa dilakukan dengan hanya merubah program.
7
2.2.1. Struktur Mikrokontroler
Gambar 2.3. Struktur Mikrokontroler. Gambar 2.3 merupakan struktur mikrokontroler dimana masingmasing bagian tersebut saling dihubungkan melalui internal bus yang umumnya terdiri dari 3 bus yaitu addres bus, data bus, dan control bus. Masing-masing memiliki beberapa fungsi : • •
CPU, singkatan dari Central Processing Unit, adalah unit pemroses pada suatu MCU Internal Oscilator, yang memungkinkan pemakai hanya menambahkan sebuah quartz crystal yang biasanya nilainya 8
• • •
•
• •
•
berkisar antara 6 MHz hingga 24 MHz, walaupun demikian dari datasheet, MCU dapat bekerja pada dari frekuensi 0 hingga 24 MHz. Interupt Control, pengatur prioritas interupsi dari luar atau dari dari dalam chip MCU. Timer 1 dan timer 2, adalah bagian yang dapat berfungsi sebagai pencacah pulsa masuk atau menentukan waktu counter atau timer RAM (Random Access Memory) adalah memori yang digunakan untuk menyimpan data sementara, data bisa hilang bila catu daya padam. Gambar 2.4 merupakan mapping memori dari mokrokontroler ATmega16. Internal Rom (Read Only Memory) Flash merupakan memori penyimpanan data yang isinya tidak dapat dirubah atau dihapus (hanya bisa dibaca). ROM biasanya diisi dengan program untuk menjalankan mikrokontroler segera setelah power dinyalakan, dan berisi data-data konstanta yang diperlukan oleh program. Bus Control, digunakan sinyal kendali akses data keluar sistem MCU. I/O (input / output) Port, merupakan sarana yang dipergunakan oleh mikrokontroler untuk mengakses peralatan-peralatan dari luar berupa pin-pin yang dapat berfungsi untuk mengeluarkan data digital ataupun memasukkan data. Serial port, adalah penghubungn ke dunia luar MCU dengan cara serial, dengan port serial, MCU dapat berkomunikasi dengan PC yang juga harus melalui serial port.
9
Gambar 2.4. Mapping Memori Mikrokontroler ATmega16.
10
Gambar 2.5. Diagram Sistem Mikrokontroler ATmega16. Gambar 2.5 merupakan blok diagram dari mikrokontroler ATmega16, sistem kerja dari mikrokontroler bekerja sesuai dengan blok diagram. Blok diagram ini berfungsi untuk mengetahui bagaimana masing-masing Port pada mikrokontroler memiliki fungsi dan kegunaan yang berbeda-beda.
11
2.2.2. Spesifikasi Mikrokontroler AVR ATmega16 Fitur-fitur pada mikrokontroler ATmega16 antara lain: a. Saluran I/O ada 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. b. ADC 10 bit sebanyak 8 channel. c. CPU yang terdiri dari 32 buah register. d. Watchdog Timer dengan osilator internal e. Dan fitur-fitur lain yang mempermudah dalam penggunaan. f. Tegangan kerja berkisar 4-5 V. g. Memori Flash 8 Kbytes untuk program h. Memori EEPROM 512 bytes untuk data i. Memori SRAM 512 bytes untuk data j. 20 interrupt k. Satu 16-bit timer dan dua 8-bit timer l. Komunikasi serial melalui SPI dan USART m. Analog komparator n. 4 I/O PWM o. Fasilitas In System Programming (ISP) 2.2.3. Konfigurasi Pin ATmega16 Gambar di bawah ini merupakan susunan kaki standar 40 Pin DIP mikrokontroler AVR ATmega16. Gambar 2.6 merupakan konfigurasi dari masing-masing pin Atmega16.
Gambar 2.6. Konfigurasi Pin Atmega16.
12
. Berikut penjelasan umum susunan kaki ATmega16: VCC merupakan Pin masukan positif catu daya. GND sebagai Pin ground. Port A (PA0…PA7) merupakan Pin I/O dua arah dan dapat diprogram sebagai Pin masukan ADC. Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data direction register port A (DDRA) harus setting terlebih dahulu sebelum port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 ji ka ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter. • Port B (PB0…PB7) merupakan Pin I/O dua arah dengan fungsi khusus yaitu timer/counter, komparator Analog, dan SPI. Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus setting terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam Tabel 2.1 berikut. • • •
Port Pin PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7
Tabel 2.1. Fungsi Khusus Port B Fungsi Khusus T0 = timer/counter 0 external counter input T1 = timer/counter 0 external counter input AIN0 = analog comparator positive input AIN1 = analog comparator negative input SS = SPI slave select input MOSI = SPI bus master output / slave input MISO = SPI bus master input / slave output SCK = SPI bus serial clock
13
•
•
Port C (PC0…PC7) merupakan Pin I/O dua arah dengan fungsi khusus yaitu TWI, komparator Analog, dan Timer Oscilator. Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus setting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi sebagai oscillator untuk timer/counter. Port D (PD0…PD7) merupakan Pin I/O dua arah dengan fungsi khusus yaitu komparator Analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial. Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus setting terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi khusus seperti yang dapat dilihat dalam Tabel 2.2 berikut.
Port Pin PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7
Tabel 2.2. Fungsi Khusus Port D. Fungsi Khusus RDX (UART input line) TDX (UART output line) INT0 ( external interrupt 0 input ) INT1 ( external interrupt 1 input ) OC1B (Timer/Counter1 output compareB match output) OC1A (Timer/Counter1 output compareA match output) ICP (Timer/Counter1 input capture pin) OC2 (Timer/Counter2 output compare match output)
14
•
•
• • •
Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset. XTAL1 dan XTAL2 sebagai Pin masukan clock eksternal. XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit. XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier. AVCC sebagai Pin masukan tegangan untuk ADC. Kaki ini h arus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter. AREF sebagai Pin masukan tegangan referensi bagi A/D Converter. Untuk o perasionalisasi A DC, s uatu level tegangan antara Agnd dan Avcc harus diberikan ke kaki ini. AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki anlaog ground yang terpisah.
2.3
Adam Advantech TCP 5000[4] Adam Advantech adalah perangkat yang berfungsi untuk pengirim dan penerima data secara akisisi. Serta memiliki protokol komunikasi dalam berbagai macam, diantaranya komuniksi Ethernet, komunikasi serial, dan I/O digital dan analog. Gambar 2.7 adalah tam[ilan spesifikasi dari hardware Adam Adcvantech TCP 5000.
Gambar 2.7. Bentuk Hardware Adam Advantech.
15
2.3.1
Jaringan Komunikasi Modbus TCP/IP Adam Advantech Dengan mengadopsi 32- RISC (Reduced Instruction Set of Computing) CPU (Central Processing Unit), Adam Advantech TCP 5000 Series memiliki kemampuan pengolahan data sangat canggih untuk pengguna, khususnya untuk komunikasi jaringan dengan waktu respon kurang dari 5ms. Terdapat pula port RJ-45 Ethernet jack modular standar pada papan ADAM-5000/TCP CPU, dan I / O sinyal lapangan modul akan dapat menghubungkan dengan Ethernet langsung tanpa bantuan dari perangkat keras lain seperti konverter atau data gerbang. Kecepatan komunikasi dapat auto switch antara 10 hi ngga 100 Mbps transfer data tergantung pada jaringan yang digunakan. Modbus TCP/IP merupakan salah satu standar komunikasi yang paling populer untuk jaringan Ethernet industri. Jaringan komunikasi ini pada Adam Advantech TCP 5000 mudah untuk mengintegrasikan dengan software HMI yang mendukung untuk komunikasi Ethernet. 2.4
Kabel Ethernet[5] Topologi fisik yang paling banyak digunakan untuk jaringan komputer LAN adalah topologi STAR dengan menggunakan standar MAC IEEE 802.3 yaitu CSMA/CD Ethernet. Sedangkan standar fisik IEEE 802.3 berdasarkan laju pengiriman bit dan jenis medium yang digunakan. Standar IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.3 untuk komunikasi baseband (digital) berdasarkan medium yang digunakan menggunakan aturan [Laju Bit dalam MBps] Base [Panjang Segmen | Jenis Kabel]. Beberapa standar Ethernet IEEE 802.3 berdasarkan jenis medium yang digunakan adalah :10Base2 Standar ini juga sering disebut dengan Thin Ethernet, dengan menggunakan kabel koaksial dengan laju bit 10 MBps, komunikasi Baseband dan panjang segmen kurang lebih 185 meter. Topologi fisik yang digunakan adalah topologi BUS. 10Base5 Standar ini juga sering disebut dengan Thick Ethernet, dengan menggunakan kabel koaksial dengan laju bit 10 MBps, komunikasi Baseband dan panjang segmen kurang lebih 500 meter. Topologi fisik yang digunakan topologi BUS. 10BaseT Standar ini juga sering disebut dengan Twitsted Ethernet, dengan menggunakan kabel UTP (Unshielded Twisted Pair) dengan laju bit 10 MBps, komunikasi Baseband dan panjang segmen kurang lebih 100 meter. Sedangkan topologi fisik yang digunakan adalah topologi STAR meskipun topologi lojiknya masih menggunakan BUS. 10BaseFL Standar ini juga sering disebut dengan Fiber Link Ethernet, dengan 16
menggunakan kabel f iber opt ik dengan l aju bi t 10 M Bps, komunikasi Baseband. Sedangkan topologi fisik yang digunakan adalah topologi STAR. Kabel UTP (Unshielded Twisted Pair) Kabel UTP banyak digunakan untuk sistem telekomunikasi saat ini. Setiap pasangan pilihan terdapat dua buah konuktor (biasanya tembaga), dan tiap-tiap konduktor diberi selongsong dengan warna berbeda. Keuntungan menggunakan kabel UTP a dalah harganya relatif murah, mudah dalam dalam penggunaannya, dan fleksibel. EIA (Electronic Industries Association) menbuat standar kabel UTP berdasarkan kualitasnya, mulai dari kategori 1 s.d kategori 5 dan bahkan saat ini sudah ada kategori 6 untuk Gigabit Ethernet. Karakteristik masing-masing kategori tersebut adalah sebagai berikut: Kategori 1 :Digunakan untuk sistem telepon, laju bit sangat rendah sehingga hanya cocok untuk komunikasi voice saja. Kategori 2 :Cocok untuk komunikasi voice dan data dengan laju bit sampai dengan 4 MBps. Kategori 3 : Digunakan untuk komunikasi data dengan laju bit sampai dengan 10 MBps. Kategori 4 : Dapat digunakan untuk komunikasi data sampai dengan 16 MBps. Kategori 5 : Dapat digunakan untuk komunikasi data sampai dengan 100 MBps. Kabel UTP kategori 5 saat ini sering digunakan dalam membentuk jaringan LAN Ethernet 100BaseTX. Kabel yang digunakan pada komunikasi Ehernet ini dengan cara Crossover. Yaitu komunikasi yang digunakan untuk dapat berkomunikasi dua komputer secara langsung. Untuk menghubungkan jaringan diperlukan kabel Ethernet yaitu kabel yang digunakan disebut kabel UTP (Unshielded Twisted Pair) dengan menggunakan konektor RJ45. Kabel UTP mempunyai delapan pin (4 pasang). • Pin1 dengan warna hijau-putih (TD+) • Pin2 dengan warna hijau (TD-) • Pin3 dengan warna orange-putih (RD+) • Pin4 dengan warna biru (NC) • Pin5 dengan warna biru-putih (NC) • Pin6 dengan warna orange (RD-) • Pin7 dengan warna coklat-putih (NC) • Pin8 dengan warna coklat (NC) Berikut ini merupakan konfigurasi dari kabel UTP tipe Crossover yang digunakan pada Tugas Akhir ini. 17
Gambar 2.8. Konfigurasi Kabel UTP Tipe Cross. Jika dua station hendak mencoba untuk mentransmisikan data pada waktu yang sama, maka kemungkinan akan terjadi collision (kolisi/tabrakan), yang akan mengakibatkan dua station tersebut menghentikan transmisi data, sebelum akhirnya mencoba untuk mengirimkannya lagi pada interval waktu yang acak (yang diukur dengan satuan milidetik). Semakin banyak station dalam sebuah jaringan Ethernet, akan mengakibatkan jumlah kolisi yang semakin besar pula dan kinerja jaringan pun akan menjadi buruk. Kinerja Ethernet yang seharusnya 10 Mbit/detik, jika dalam jaringan terpasang 100 node, umumnya hanya menghasilkan kinerja yang berkisar antara 40% hingga 55% dari bandwidth yang diharapkan (10 Mbit/detik). 2.5
Motor Servo DC[6] Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gir, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gir yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor 18
berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo. 2.5.1
Prinsip Kerja Motor Servo Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam). Lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.9 sebagai contoh.
Gambar 2.9. Perbandingan Lebar Pulsa Dengan Sudut Rotasi. Pengaturan modulasi lebar pulsa (PWM) dilakukan dengan merubah duty cycle pada gelombang kotak belogika 1 dan 0. Duty cycle selalu ditentukan besarannya dalam bentuk persen (%). Ton
Toff
Ttotal
Gambar 2.10 Modulasi Lebar Pulsa (PWM) Gambar 2.10 merupakan bentuk dari gelombang PWM. Untuk Ton merupakan waktu dimana tegangan keluar berlogika 1 (high), 19
sedangalan Toff merupakan waktu dimana tegangan keluar berlogika 0 (low), dan Ttotal merupakan jumlah dari Ton dan Toff atau disebut periode satu gelombang. Siklus kerja duty cycle dapat dirumuskan sebagai berikut:
Berikut adalah contoh PWM dengan besar yang berbeda-beda,
Gambar 2.11. Lebar Pulsa PWM 50%.
Gambar 2.12. Lebar Pulsa PWM 30%.
20
2.5.2
Karakteristik Motor Servo MG995[7] Motor Servo MG995 menggunakan metal gir didalamnya, serta memiliki tiga kabel utama yaitu kabel V+, ground dan data. Cara kerja motor servo ini sama seperti motor servo DC pada umumnya. Dan untuk lebih jelas spesifikasi dari motor servo MG995 dilihat pada Gambar 2.10 yaitu tentang datasheet dari komponen tersebut.
Gambar 2.13. Datasheet Motor Servo MG995. OCR adalah Pin pada mikrokontroler ATmega16 yang berfungsi untuk mengeluarkan PWM. Dimana duty cycle ini nanti akan menggerakkan motor servo sesuai sudut yang diinginkan. Dalam motor servo ini duty cycle yang digunakan 1000 sampai 2000 µs dengan lebar pulsa 20 ms untuk membentuk sudut 0° sampai 180°. 2.6
Potensio Linier Multiturn Potensio meter presisi yang dirancang untuk aplikasi kontrol di mana akurasi dan keandalan tinggi menjadi hal terpenting dalam komponen ini. Aplikasi yang sering digunakan dengan menggunakan komponen ini pada umumnya adalah mengukur jarak linear, sudut atau rotasi dalam peralatan produksi, pengujian industri dan peralatan pengukuran, dan peralatan medis. Tipe potensio yang dipakai saat ini adalah potensio linear 533 dan untuk mengetahui spesifikasi dari komponen tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.11 yaitu tentang datasheet dari komponen tersebut. 21
Gambar 2.14. Datasheet Potensio Linier (Multiturn). 2.7
LCD (Liquid Crystal Display) 16x2[8] Liquid crystal display (LCD) merupakan suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama sumber cahaya di dalam perangkat LCDadalah lampu neon berwarna putih yang berada di bagian belakang susunan kristal cair. LCD16x2 menandakan bahwa LCDdapat menampilkan sebanyak 16x2 karakter. Untuk melihat dimensi dari LCD 16x2 dapat dilihat pada Gambar 2.12 berikut.
Gambar 2.15. Dimensi LCD 16x2. 22
2.8 Karakteristik Respon Sistem Orde Satu [9] Fungsi alih sistem orde satu dinyatakan oleh Persamaan (2.1) C ( s) K = R( s ) τs + 1
(2.1)
Dimana : K = Gain Overall τ = Konstanta Waktu Untuk masukan sinyal unit step, r (t ) = u (t ) , transformasi Laplace dari sinyal masukan r (t ) = u (t ) → R ( s ) = 1s . Respon keluaran sistem orde satu dengan masukkan sinyal step dalam kawasan s dinyatakan dalam Persamaan (2.2). 1 1 C (s) = K ( − ) s ( s + 1τ )
(2.2)
Dengan menggunakan inversi tranformasi Laplace diperoleh respon dalam kawasan waktu yang dinyatakan dalam Persamaan (2.3).
(
)
c(t ) = K 1 − e − τ t , t ≥ 0 1
(2.3)
1
0.632
0
τ
Gambar 2.16. Respon Orde Satu Terhadap Masukan Units Step
23
Kurva respon orde satu untuk masukan sinyal unit step ditunjukkan oleh Gambar 2.3. Ketika diberi masukan unit step, keluaran sistem c(t) mula-mula adalah nol dan terus naik hingga mencapai nilai K. salah satu karakteristik sistem orde satu adalah ketika nilai t = τ, yaitu ketika nilai keluaran mencapai 63,2% dari nilai akhirnya. Karakteristik respon sistem orde satu dilihat berdasarkan respon sistem ketika sistem diberi masukan sinyal step. Karakteristik sistem orde satu dibedakan menjadi karakteristik respon transient dan karakteristik respon keadaan tunak atau steady state. Berdasarkan Persamaan 2.1, terdapat 2 parameter yaitu K yang menyatakan gain overall dan τ yang menyatakan time constant (konstanta waktu). Nilai K merupakan hasil perhitungan dari Persamaan 2.4: (2.4) dengan Yss adalah keluaran saat steady state dan Xss adalah masukan saat steady state. Terdapat 2 macam karakteristik respon pada orde satu yaitu karakteristik respon transient dan steady state. Karakteristik respon transient pada orde satu terdiri dari: 1. Spesifikasi Teoritis Time constant atau konstanta waktu (τ) adalah waktu yang dibutuhkan respon mulai t = 0 sampai respon mencapai 63,2% dari respon steady state. Konstanta waktu yang lebih kecil akan mempercepat respon sistem. 2. Spesifikasi Praktis a) Settling time atau waktu tunak (ts) adalah ukuran waktu yang menyatakan bahwa respon sistem telah masuk pada daerah steady state. Jika dihubungkan dengan konstanta waktu τ, maka ts dapat dirumuskan dengan: ts ( + 5%) ≈ 3τ (2.5) ts ( + 2%) ≈ 4τ (2.6) ts ( + 0,5%) ≈ 5τ (2.7)
24
b) Rise time atau waktu naik (tr), adalah ukuran waktu yang menyatakan bahwa respon sistem telah naik dari 5% ke 95% atau 10% ke 90% dari nilai respon steady state. (2.8) tr (5% - 95%) = τ ln 19 (2.9) tr (10% - 90%) = τ ln 9 c) Delay time atau waktu tunda (td), adalah waktu yang dibutuhkan respon mulai t = 0 s ampai respon mencapai 50% dari nilai steady state. Waktu tunda menyatakan besarnya faktor keterlambatan respon akibat proses sampling. (2.10) td = τ ln 2 Karakteristik respon steady state sistem orde satu diukur berdasarkan kesalahan pada keadaan tunak atau error steady state (ess), yaitu:
ess = Yss - Xss
(2.11)
2.9
SOP (Standar Operasional Prosedur) Langkah – langkah yang perlu dilakukan oleh operator pada Master Station adalah : • Hal pertama yaitu buka project pada software SCADA Elipse. • Play/ aktifkan project, dan meminta operator pada Field Instrumen untuk menyalakan alat. • Silahkan memulai program sesuai dengan yang diinginkan.
25
Halaman ini sengaja dikosongkan
26
BAB III PEMBUATAN DAN PERANCANGAN ALAT Sistem SCADA yang akan dirancang pada tugas akhir ini menggunakan sistem yang terdiri dari Master Station, Jaringan Komunikasi, dan Remote Terminal Unit. Pada Gambar 3.1 akan diperlihatkan gambaran dari sistem yang digunakan di Tugas Akhir ini.
Gambar 3.1. Sistem SCADA. Pada Master Station akan dirancang tampilan HMI (Human Machines Interface) menggunakan software Elipse SCADA sebagai interface dari plant yang akan dikontrol. Hal ini bertujuan untuk mempermudah untuk melihat kondisi dari plant yang sedang beroperasi. selain itu, sistem ini juga menggunkan komunikasi jarak jauh. Jaringan yang digunakan yaitu menggunakan media kabel RJ45 atau komunikasi Ethernet untuk menguhungkan antara komputer dengan hardware dari modul I/O Adam Advantech. Kemudian dari modul I/O Adam Advantech akan dihubungkan dengan mikrokontroler yang terhubung langsung dengan Plant. Modul I/O Adam advantech yang terhubung dengan mikrokontroler, akan digunakan sebagai data akusisi dari plant dan sebagai penerima perintah dari tampilan HMI. Kemudian dari modul I/O Adam Advantech akan mengirimkan berupa tegangan yang akan diterima oleh mikrokontroler yang akan digunakan untuk mengontrol plant. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 3.2 mengenai diagram sistem secara keseluruhan yang digunakan pada Tugas Akhir . 27
MASTER STATION I/O
Software SCADA Elipse
OPC
Software Modul I/O Adam Advantech
HMI
Ethernet
JARINGAN KOMUNIKASI REMOTE TERMINAL UNIT Hardware Modul I/O Adam Advantech
Valve
Mikrokontroler
Sensor Ketinggian
Gambar 3.2. Diagram Sistem SCADA 3.1
Pembuatan Master Station Pada Master Station menggunakan software Elipse SCADA, pada software ini dirancang sebuah project dalam sebuah domain, didalam project tersebut akan dirancang tampilan dari HMI (Human Machines Interface) sebagai interface dari plant yang akan dikendalikan, dan OPC (OLE for Process Control) sebagai interkoneksi antara dua software yang berbeda agar dapat saling berkomunikasi. 3.1.1 Pembuatan Domain Berikut adalah langkah-langkah untuk membuat domain: 1. Masuk ke aplikasi Elipse Power Studio. Akan muncul kotak dialog yang menampilkan Start E3 Studio : masuk ke dalam aplikasi software Elipse tanpa membuka domain apapun. 28
Create New Domain : untuk membuat domain baru pada Elipse. Open an Existing Domain : untuk membuka domain yang telah ada/ yang pernah dibuat pada Elipse. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.3, pilih Create New Domain dan klik OK.
Gambar 3.3. Menu Awal Pembuatan Domain. 2.
Akan muncul kotak dialog seperti pada Gambar 3.4 yang digunakan untuk konfirmasi bahwa software ini akan membantu dalam membuat domain baru, setelah itu klik Next.
Gambar 3.4. Kotak Dialog Konfirmasi. 29
3.
Selanjutnya akan muncul kotak dialog Application Type untuk memilih tipe aplikasi seperti pada Gambar 3.5. Pilih tipe Standart Application. Pada Application Name setelah itu isi nama untuk domain dan pada Save The Application in Folder isi dimana file akan disimpan, klik Next.
Gambar 3.5. Kotak Dialog Application Type. 4.
Isikan nama domain pada Type Domain Name seperti pada Gambar 3.6 selanjutnya klik Next.
Gambar 3.6. Pembuatan Nama Domain.
30
5.
Akan muncul kotak dialog Viewer resolution seperti Gambar 3.7, yang berfungsi untuk mengatur resolusi tampilan pada monitor. Atur resolusi tampilan menjadi 1024x728, klik Next.
Gambar 3.7.. Kotak Dialog Viewer Resolution. 6.
Pada Gambar 3.8 kotak dialog install I/O driver setelah itu jawab No.
Gambar 3.8. Kotak Dialog I/O Driver. 7.
Gambar 3.9 kotak dialog Database jawab Yes, karena dalam penggunaan sistem ini membutuhkan suatu aplikasi database sebagai penyimpan data.
31
Gambar 3.9. Kotak Dialog Database. 8.
Pada Gambar 3.10 kotak dialog Alarm Server jawab Yes. Karena dalam perancangan sistem ini nantinya membutuhkan suatu aplikasi alarm.
Gambar 3.10. Kotak Dialog Alarm Server. 9.
Pembuatan domain baru telah selesai, klik Finish pada kotak dialog seperti pada Gambar 3.11.
32
Gambar 3.11. Kotak Dialog Akhir. 3.1.2 Pembuatan HMI (Human Machine Interface) Untuk membuat tampilan HMI (Human Machine Interface). Langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Mendesain gambar plant pada software Photoshop. Hal ini dilakukan dikarenakan, pada software SCADA Elipse untuk merancang virtual plant tidak terdapat banyak pilihan dikarenakan software yang digunakan merupakan dalam bentuk DEMO. Sehingga untuk melakukan perancangan HMI, maka harus memasukkan gambar dalam bentuk *.jpg sebagai gambar dari plant yang digunakan. 2. Klik menu Viewer and Frames, kemudian klik kanan pilih Insert viewer in, selanjutnya klik File project yang telah diberi nama “level1”. Maka akan tampak seperti pada Gambar 3.12 sebagai tampilan awalan proses perancangan.
Gambar 3.12. Tampilan Pada Menu Viewer And Frames. 33
3. 4.
Pada Gambar 3.12 berfungsi untuk menampilkan viewer pada menu Viewer and frames. Dari viewer tersebut berfungsi untuk menampilkan frame pada menu Viewer and frames. Untuk menampilkan frame dengan cara klik kanan pada viewer lalu pilih Properties kemudian pilih E3viewer, pada menu E3viewer pilih Initial screen or frame lalu pilih frame kemudian klik Paste. Dan klik Close. Menu frame bertujuan untuk membingkai tampilan pada layar monitor. Maka akan tampil seperti yang terlihat pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13. Tampilan Untuk Menampilkan frame. Setalah proses perancangan frame selesai, langkah selanjutnya yaitu menampilkan gambar yang telah didesain dan disimpan dalam bentuk *.jpg yang telah dirancang pada software Photoshop kedalam software SCADA Elipse. Langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Klik kanan pada screen kemudian pilih Insert screen in, kemudian klik level1.prj. Setelah itu, maka akan tampil seperti yang terlihat pada Gambar3.14. 34
Gambar 3.14. Tampilan Menu Screen. 2.
Pada Gambar 3.14 merupakan tampilan dari menu screen yang berfungsi sebagai langkah awal untuk menampilkan gambar pada tampilan HMI. Setelah itu, klik Picture file pada Organizer menu screen, setelah pilih gambar yang akan dipakai sebagai tampilan HMI. Kemudian ubah “bk background” pada “fill style” menjadi pilih “bk picture”, selanjutnya ubah “0center” pada “picture position” menjadi “2-strecth”, maka akan tampil gambar yang telah dirancang sebelumnya. Dari penjelasan akan terlihat pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15. Untuk Menampilkan Desain Kedalam Elipse. 35
3.
Setelah itu, tambahkan tampilan level air pada desain dengan cara klik Rectangle pada kedua tank, kemudian klik menu scale pada menu yang terdapat dibagian “tool bar”. Hal ini bertujuan untuk memberi tampilan ketinggian pada tank. Seperti yang telihat pada Gambar 3.16. untuk menghubungkan Rectangle dengan plant, klik kanan pada Rectangle lalu pilih Properties, kemudian klik links. Untuk dapat mengatur links maka harus mengatur Drivers and OPC terlebih dahulu.
Gambar 3.16. Tampilan Level Tank. 4.
Kemudian untuk membuat tampilan set point pada screen agar dapat diatur dari tampilan HMI . Klik Set point yang terdapat pada menu tool bar. Setelah itu maka akan tampak seperti Gambar 3.17.
Gambar 3.17. Tampilan Set Point Pada Screen. 36
Untuk mengatur tampilan Set point agar dapat terhubung dengan OPC. Klik kanan pada tampilan Set point pada Screen lalu pilih Properties, kemudian pilih links, lalu hubungkan dengan link pada OPC. Hal ini dapat dilakukan apabila sudah melakukan pengaturan pada Drivers and OPC . 5.
Kemudian beri tampilan Value pada Screen. Hal ini bertujuan untuk melihat value yang terjadi pada plant yang sedang beroperasi. Klik Display pada menu tool bar, lalu klik pada screen. Setelah dipilih maka akan tampak seperti Gambar 3.18.
Gambar 3.18. Membuat Tampilan Value Pada Screen. Untuk memberikan nama pada tampilan value, klik Label pada menu tool bar. Kemudian untuk mengatur tampilan value agar dapat terhubung dengan OPC. Klik kanan pada tampilan value pada Screen lalu pilih Properties, kemudian pilih links, lalu hubungkan dengan link pada OPC. Hal ini dapat dilakukan apabila sudah melakukan pengaturan pada Drivers and OPC . 6.
Setelah itu, membuat tampilan tombol pada screen. Hal ini berfungsi sebagai perintah untuk mangoperasikan dan mematikan pump yang terdapat pada plant. Klik Commond Button yang terdapat pada menu tool bar, lalu tampilkan pada screen. Untuk lebih jelasnya akan ditampilkan pada Gambar 3.19.
37
Gambar 3.19. Membuat Tampilan Cammond Button Pada Screen. Untuk mengatur tampilan tombol agar dapat terhubung dengan OPC. Klik kanan pada tampilan cammond button pada Screen lalu pilih Properties, kemudian pilih links, lalu hubungkan dengan link pada OPC. Hal ini dapat dilakukan apabila sudah melakukan pengaturan pada Drivers and OPC . 7.
Membuat tampilan grafik pada layar HMI untuk mengetahui respon dari plant secara Realtime pada saat beroperasi. Klik kanan pada menu Screen, kemudian pilih file yang akan digunakan untuk meletakkan tampilan dari grafik. Setalah itu, klik E3Chart pada tampilan Tool bar , kemudian letakkan pada layar Screen. Untuk menambahkan tampilan pada grafik agar dapat diamati. Klik kanan pada grafik, lalu pilih menu Properties. Kemudian pilih menu Legend klik Show Legend. Untuk memberi warna pada grafik agar dapat dibedakan. Pilih Pens lalu klik tanda plus, kemudian klik style untuk mengatur warna pada grafik. Untuk menghubungkan tampilan pada grafik agar dapat terlihat, masukkan alamat link yang akan di tampilkan grafiknya. Pengaturan alamat link dapat dilakukan pada menu Pens. Jika sudah maka akan tampak seperti Gambar 3.20.
38
Gambar 3.20. Membuat Grafik Pada Screen. 8.
Untuk membuat tampilan agar dapat mengatur Kp,Ki dan Ts pada Screen. Klik kanan pada menu Screen, kemudian pilih file yang akan digunakan untuk meletakkan tampilan pengaturan kontroler. Setelah itu, pilih Rectangle pada Tool bar. Kemudian pilih Set point pada Tool bar lalu letakkan pada layar Screen. Untuk membuat tombol pada tampilan klik Option Button pada Tool bar, lalu letakkan pada layar Screen. Jika sudah maka akan tampak seperti Gambar 3.21.
Gambar 3.21. Membuat Tampilan Kp,Ki dan Ts Pada Screen. Pada Gambar 3.21 digunakan sebagai pengaturan terhadap kontroler yang akan digunakan. Untuk menghubungkan tampilan Kp,Ki,Kd dan Ts yaitu dengan cara, klik kanan pada kotak yang akan dihubungkan. Kemudian pilih Properties lalu pilih pengaturan links. Setelah itu, pilih data links yang akan dihubungkan dengan kotak dari tampilan Kp,Ki,Kd dan Ts.
39
3.1.4 Pembuatan OPC (OLE for Process Control) OPC ini diberikan secara gratis oleh Elipse. Pengaturan OPC (OLE for Process Control) pada software Elipse SCADA. Pada Tugas Akhir ini OPC berfungsi sebagai penghubung antara software Elipse SCADA dengan software Adam Advantech agar dapat saling terhubung dan berkomunukasi. Untuk lebih jelasnya berikut ini merupakan tampilan dari langkah – langkah pembuatan Divers And OPC yang terdapat pada software SCADA Elipse: 1. Buka software Elipse SCADA. 2. Klik kanan Drivers and OPC pada sub menu Organizer, pilih insert I/O drivers in, pilih project yang telah dibuat. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 3.22.
Gambar 3.22. Membuka Menu Untuk Membuat Driver Baru. 3.
Pilih driver Modbus dalam format *.dll seperti pada Gambar 3.23, setelah itu klik Open.
Gambar 3.23. Membuka Driver Modbus. 40
4.
Selanjutnya akan muncul tampilan seperti pada Gambar 3.24 dan pilih tab Modbus. Pada kolom Modbus Mode pilih Modbus TCP dan pada kolom Data address model offset pilih Data is addressed from 1.
Gambar 3.24. Menu Tab Modbus. 5.
Untuk memilih jenis komunikasi buka tab Setup dan akan muncul seperti pada Gambar 3.25. Pada kolom Physical layer pilih jenis komunikasi yang akan digunakan yaitu komunikasi Ethernet.
Gambar 3.25. Menu Tab Setup Untuk Memilih Jenis Komunikasi.
41
6.
Setelah memilih jenis komunikasi, buka tab Serial maka akan muncul seperti pada Gambar 3.26. Dalam kolom Transport pilih TCP/IP. Pada kolom IP diubah sesuai dengan IP yang akan dihubungkan pada Adam Advantech. Selanjutnya klik OK.
Gambar 3.26. Menu Tab Ethernet Untuk Mengkonfigurasikan Komunikasi Serial. 7.
Jika semua langkah telah dikerjakan maka akan muncul tampilan driver Modbus seperti pada Gambar 3.27.
Gambar 3.27. Driver Modbus.
42
8.
Klik add ( ) dan klik I/O tag. Akan muncul tampilan seperti pada Gambar 3.30. Selanjutnya hanya tinggal membuat jumlah koneksi yang diperlukan dengan nama yang ditentukan.
Gambar 3.28. Hasil Konfigurasi Modbus. Pengaturan ini digunakan sebagai penghubung antara tampilan dari HMI dengan plant yang akan dikontrol. Jika sudah muncul tampilan seperti Gambar 3.28, kemudian setting Quantity sesuai dengan yang kita inginkan. Pengaturan pada Quantity sesuai dengan berapa komponen yang ingin digunakan. lalu klik OK, maka akan tampak seperti Gambar 3.29.
Gambar 3.29. Tampilan Pada Drivers And OPC Dari Gambar 3.31 yang akan dihubungkan dengan software dari Adam Advantech 5000TCP. Pengaturan ini berfungsi sebagai setting awal untuk menghubungan antara kedua software yang berbeda. Kolom – kolom yang terdapat pada Gambar 3.31 diatas 43
berfungsi sebagai pengkondisi alamat dari kedua software tersebut. Untuk lebih detailnya akan dijelaskan setelah melakukan konfigurasi dengan software Adam Advantech 5000TCP. Langkah selanjutnya menghubungkan perangkat yang ada pada “screen” dengan konfigurasi Modbus adalah sebagai berikut: 1.
Klik kanan pada komponen yang akan dihubungkan, kemunian pilih propertis, maka akan muncul tampilan seperti pada Gambar 3.30. Pilih tab Links dan pada baris VerticalPercentFill pilih ( ) Simple conection.
Gambar 3.30. Menu Propertis Tab Links. 2.
Selanjutnya klik tombol ( ) maka akan muncul tampilan menu AppBrowser seperti pada Gambar 3.31 yang berfungsi untuk menghubungkan value dari komponen. Pilih tag pada driver yang telah dikonfigurasikan dengan Modbus dan pilih Value pada kolom kanan. Tekan tombol Close dan selesai.
44
Gambar 3.31. Menu AppBrowser. Perinth ini berfungsi sebagai pengaturan dari konfigurasi komponen yang terdapat pada tampilan Screen dengan Drivers And OPC yang selanjutnya akan dihubungkan lagi dengan software Adam Advantech 5000TCP. 3.1.4 Konfigurasi Software Adam Advantech Berikut adalah cara pengaturan software dengan hardware Adam Advantech sebagai berikut: 1. 2.
Hubungkan antara PC dengan hardware Adam Advantech menggunakan kabel RJ45 atau port kabel yang tersediah. Selanjutnya buka software Adam Advantech dan akan muncul tampilan seperti Gambar 3.32, menandakan bahwa software dan hardware Adam Advantech telah terhubung karena sedang mencari modul jaringan kabel yang digunakan. Setelah terhubung akan muncul tampilan seperti pada Gambar 3.33.
Gambar 3.32. Mencari Modul Jaringan.
45
Gambar 3.33. Tampilan Awal Software Adam Advantech Setelah Terhubung. 3.
Untuk memastikan bahwa hardware dengan software dari Adam Advantech 5000TCP telah terhubung dilakukan uji coba dengan memberikan tegangan keluaran dari modul output yang terdapat pada Adam Advantech 5000TCP. Pilih menu 5024 yang terdapat software Adam Advantech 5000TCP. Atur keluaran 5Volt pada chanel 0, kemudian tekan update. Langkah selanjutnya yaitu pasang kabel pada modul 4AO 5024, V0+ dan V0-. Kemudian hubungkan pada socket V0+ dan V0yang terdapat pada modul 8AI 5017. Jika pada software telah muncul sesuai input yang berikan seperti pada Gambar 3.34, maka hardware dengan software telah terhubung.
Gambar 3.34. Interface Socket 5017. 46
3.1.5 Konfigurasi Software SCADA Elipse dengan Software Adam Advantech. Untuk menghubungkan antara kedua software tersebut diperlukan perangkat yang sebuah OPC (OLE for Process Control). OPC ini digunakan untuk menghubungkan antara kedua software yang berbeda. Pada software SCADA Elipse terdapat aplikasi [Drivers and OPC] pada menu tampilan. Drivers and OPC berfungsi sebagai pengaturan yang digunakan untuk menghubungkan antara software SCADA Elipse dengan Software Adam Advantech. Untuk mengatur setting OPC pada Elipse, klik [Drivers and OPC] lalu pilih driver yang telah dirancang sebelumnya, seperti yang tertera pada Gambar 3.29. kemudian atur konfigurasi pada tiap baris setiap kolom. Setting baris pertama pada kolom P1/N1 (1), P1/N2 (1), P3/N3 (0), dan P4/N4 (25) . jika sudah maka akan tampak seperti Gambar 3.35.
Gambar 3.35. Konfigurasi OPC Settingan P4/N4 harus sesuai dengan alamat pada yang terdapat pada software Adam Advantech. Setiap Tag.1 memiliki alarm yang berbeda pada pengaturan P4/N4. Kemudian jika sudah selesai melakukan pengaturan, untuk mengecek sambungan kedua software klik activate/ deactivate pada menu Driver. Untuk lebih jelasnya maka akan tampak seperti Gambar 3.36.
47
Gambar 3.36. Activate/ Deactivate Pada Menu Driver Untuk mengetahui kedua software telah aktif maka tulisan akan berubah warna menjadi biru dan akan tampil Value sesuai dengan yang tertera pada software Adam Advantech. Jika kedua software belum terkoneksi maka tulisan akan berubah warna menjadi merah. Setelah kedua software tersebut telah terhubung, langkah selanjutnya yaitu menghubungkan antara tampilan HMI dengan software Adam Advantech. Langkah – langkah untuk menghubungkan tampilan HMI yang terdapat pada screen dengan data yang muncul pada software Adam adalah sebagai berikut : 1.) Klik menu screen kemudian pilih komponen yang akan dihubungkan. 2.) Lalu klik kanan pada komponen yang akan dihubungkan dengan software adam. 3.) Setelah itu, pilih menu properties, lalu pilih menu Links. Maka akan tampak seperti Gambar 3.37.
Gambar 3.37. Menu Properties. 48
4.) setting Link dengan cara klik pada kolom Link, kemudian pilih Analog Connection, lalu pilih driver OPC yang telah dibuat. Setelah itu pilih screen dan pilih Tes1. Untuk lebih jelasnya maka akan tampak seperti Gambar 3.38.
Gambar 3.38. Menu Properties Link Jika sudah muncul gambar seperti pada Gambar 3.40, maka langkah selanjutnya mencari alamat yang akan digunkan sebagai link dari tampilan dari screen yang akan di hubungkan pada software Adam Advantech. 5.) Klik kolom source lalu pilih menu screen dan pilih Tesk sesuai dengan yang tampilan yang akan dialamatkan. Jika sudah maka akan tampak seperti Gambar 3.39.
Gambar 3.39. Menu Source. 49
6.) Pilih Tesk 5 lalu klik menu value pada kolom sebelahnya kemudian klik paste. Untuk lebih jelasnya akan tampak seperti Gambar 3.40.
Gambar 3.40. Pengaturan Properties. 7.) Setelah itu, klik tombol close. Kemudian lakuakan uji coba dengan membuka tampilan pada screen lalu klik save and Run pada menu tool bar. Seperti pada Gambar 3.41.
Gambar 3.41. Pengaturan Properties. 8.) Setelah komunikasi berhasil, tampilan awal pada saat di Run nilainya 0 dan akan muncul nilai apabila mendapatkan masukan berupa velue dari software Adam Advantech. 50
3.2
Penggunaan Jaringan Komunikasi Komunikasi Ethernet digunakan untuk menghubungkan antara komputer dari Master Station sebagai tampilan dari HMI dengan hardware dari modul I/O Adam Advantech sebagai akuisisi data dari plant. Hal ini bertujuan agar komunikasi bisa dilakukan dari jarak jauh. Untuk lebih detailnya akan tampak pada Gambar 3..42, yang menunjukkan skema dari komputer yang terhubung dengan hardware Adam Advantech 5000TCP. menggunakan kabel RJ45.
Gambar 3.42. Komunikasi Ethernet Antara PC Dengan Adam Advantech Menggunakan Kabel RJ45. Komunikasi yang digunakan yaitu komunikasi ethernet dengan model komunikasi cross. Uji coba dari komunikasi Ethernet seperti yang telah ditunjukkan pada Gambar 3.32. apabila komuniaksi berhasil, akan tampak seperti Gambar 3.33. jika masih dalam pencarian, maka akan tampak seperti Gambar 3.32. kemudian apabila komunikasi gagal atau tidak berhasil, maka IP tidak akan tampil pada layar dari software Adam Advantech 5000 TCP.
51
3.3
Perancangan dan Pembuatan Hardware Pada RTU Pembuatan RTU (Remote Terminal Unit) yang akan dihubungkan dengan plant. RTU ini berfungsi sebagai penerima perintah yang dikirimkan dari tampilan pada layar HMI. Pada RTU terdapat sebuah mikrokontroler yang berfungsi untuk menerima perintah yang telah di instruksikan dari layar HMI. Perintah yang diterima oleh mikro kemudian akan digunakan untuk mengoperasikan plant. Pada mikro akan diterapkan kontroler PI untuk mengendalikan plant level. Kontroler PI ini berfungsi untuk mengatur valve agar tetap setabil pada saat proses pengaturan ketinggian air pada tank. Langkah awal dari perancangan RTU yaitu membuat rangkaian mikrokontroler yang terdiri dari Sistem minimum atmega 16, rangkaian penurun teganggan 12Volt menjadi 5 Volt, rangakaian driver relay dan yang terakhir membuat modul dari LCD, yang digunakan sebagai tampilan dari ketinggian level yang terdapat pada RTU. 3.3.1 Perancangan dan Pembuatan Mikrokontroler ATmega16
PC
Modul I/O Adam
Mikrokontroler
Potensio & Servo
LCD Gambar 3.43. Diagram Fungsional Sistem Minimum. Mikrokontroler ini hanya berfungsi sebagai driver dari motor servo. Dari Gambar 3.43, sistem minimum Atmega 16 ini berfungsi sebagai tempat menyimpan program perintah yang akan di insruksikan dari tampilan layar HMI. Sistem minimum kemudian akan digunakan sebagai pengatur jalannya semua proses yang terjadi pada plant. Pada Tugas Akhir ini mikrokontroller ini digunakan untuk menerima masukan set point dari tampilan HMI melalui PORTA sebagai port ADC. Kemudian PORTB dihubungkan ke LCD untuk menampilkan ketinggian dari tank air. PORTD digunakan untuk memberi perintah untuk menggerakkan motor servo. Pada Tugas Akhir ini port C tidak
52
digunakan. Pada Gambar 3.44 merupakan skematik dari rangkaian sistem minimum.
Gambar 3.44. Rancangan Sistem Minimum. Pada Gambar 3.45 merupakan hardware dari Rancangan Sistem Minimum yang digunakan pada Tugas Akhir ini.
Gambar 3.45. Hardware Sistem Minimum.
53
3.3.2 Perancangan dan Pembuatan Penurun Tegangan 12 Volt Menjadi 5 Volt
Power supply 12v
Modul I/O Adam
Rangkaian penurun tegangan Mikrokontroler
Gambar 3.46. Diagram Fungsional Rangkaian Penurun Tegangan Dari Gambar 3.46, rangkaian penurunan tegangan ini digunakan untuk menurunkan tegangan dari power supply sebesar ±12 Volt DC menjadi tegangan keluaran yang menghasilkan ± 5 Volt DC. Tegangan 5 Volt ini akan digunakan sebagai sumber tegangan yang akan dgunakan oleh sistem minimum, driver relay, penggerak motor servo, dan sumber tegangan sensor potensio. Pada Gambar 3.46 merupakan skematik dari rangkaian penurun tegangan.
Gambar 3.47. Skematik Rangkaian Penurun Tegangan.
54
Pada Gambar 3.48 merupakan hardware dari Rangkaian Penurunan Tegangan yang digunakan pada Tugas Akhir ini.
Gambar 3.48. Hardware Rangkaian Penurunan Tegangan.
3.3.3 Perancangan dan Pembuatan Rangkaian Driver Relay Power supply 12v
Modul I/O Adam
PC
Driver Relay 12v
PUMP Gambar 3.49. Diagram Fungsional Rangkaian Driver Relay. Dari Gambar 3.49, rangkaian driver relay pad Tugas Akhir ini digunakan sebagai saklar otomatis, yang dapat dioperasikan melalui tampilan dari layar HMI. Pompa air yang digunakan menggunakan sumber AC 220v, sehingga perlu rangkaian saklar untuk menyalakan atau mematikan pompa yang dapat dikendalikan dari layar HMI. Oleh karena itu, digunakan rangkaian driver relay menggunakan optocopler 55
pc817. Prinsip kerja dari rangkaian ini, apabila optocopler mendapat tegangan ± 5 Volt DC maka relay yang terdapat pada rangkaian akan aktif. Pada Gambar 3.50 merupakan skematik dari rangkaian driver relay.
Gambar 3.50. Diagram Skematik Rangkaian Driver Relay. Pada Gambar 3.51 merupakan hardware dari Rangkaian Driver Relay yang digunakan pada Tugas Akhir ini.
Gambar 3.51. Rangkaian Driver Relay. 3.3.4 Perancangan dan Pembuatan Rangkaian modul LCD Pada Tugas Akhir ini, LCD digunakan untuk menampilkan ketinggian level air pada tangki. input dari sensor potensio meter yang terbaca oleh PORT A atau port ADC yang kemudian akan di tampilkan melalui PORT B yang telah terpasang modul LCD. Berikut ini skematik dari rangkaian modul LCD.
56
Gambar 3.52. Skematik Rangkaian Modul LCD. Pada Gambar 3.53 merupakan hardware dari Rangkaian Modul LCD yang digunakan pada Tugas Akhir ini.
Gambar 3.53. Hardware Rangkaian Modul LCD. 3.4 Perancangan dan Pembuatan Plant Untuk membuat suatu plant level, langkah pertama yang harus dilakukan yaitu membuat desain dari plant yang akan direalisasikan. Pada plant level akan di rancang dua tank yaitu tank 1 dan tank 2 yang akan dikendalikan tingkat ketinggiannya dan satu tank lagi yaitu tank 3, sebagai tempat pengambilan air apabila kedua tank tersebut telah habis. Pada tank 1 dan tank 2 akan dipasang keran air dan motor servo yang berfungsi sebagai valve. Valve ini berfungsi untuk mengatur debit air yang masuk kedalam tank. Untuk mengetahui ketinggian air pada tank maka akan dipasang potensio linier (multiturn) yang akan ditambahkan pelampung yang berfungsi sebagai penggerak terhadap potensio. Gambar 3.54 merupakan rancangan awal dari plant yang akan di realisasikan.
57
Gambar 3.54. Desain Rancangan Awal Dari Plant Level. Keterangan Gambar 3.54 : - Valve yang akan di kontrol - Valve keluaran manual - Pompa air Dari gambar diatas, langkah selanjutnya yaitu merealisasikan plant level dalam bentuk nyata. Pada proses pembuatan ini memelukan beberapa tahapan, yang pertama yaitu menentukan komponen yang dibutuhkan untuk membuat plant level. Tahap kedua merangkai komponen sehingga tampak seperti pada Gambar 3.54. Pada tahapan yang pertama yaitu mempersiapkan komponen yang dibutuhkan. Komponen yang dibutuhkan yaitu kaca acrylic, besi siku, baut SDS, lem acrylic, selang dan pipa, keran air dan pompa air akuarium. Untuk lebih jelannya dapat dilihat pada Gambar 3.55.
58
.
Gambar 3.55. Komponen Untuk Membangun Plant. Keterangan Gambar 3.55 : 1.) Kaca Acrylic 2.) Besi Siku 3.) Pompa air Akuarium 4.) Selang Air 5.) Keran Air 6.) Lem G 7.) Baut SDS Pada Gambar 3.55 terdapat bentuk dari komponen yang digunakan. Pada nomer 1 terdapat gambar kaca acrylic yang digunakan sebagai tank penyimpanan air, kemudian gambar nomer 2 tardapat besi siku yang digunakan sebagai penyangga dari tank, gambar nomer 3 terdapat pompa air akuarium dengan kapasitas 1200 liter/ jam, gambar nomer 4 yaitu selang air yang berfungsi sebagai penghubung antar tank, gambar nomer 5 yaitu terdapat keran air yang berfungsi sebagai buka tutup saluran air, gambar nomer 6 yaitu lem acrylic serfungsi sebagai pelekat antar gabungan acrylic dan yang terakhir baut SDS yang digunakan sebagai penggabung antar besi. Kemudian potong kaca acrylic dengan ukuran yang telah ditentukan yaitu panjang 10 cm, lebar 10 cm dan tinggi 25 cm. Setelah itu potong kaca acrylic tersebut menjadi empat bagian. Setelah 59
terpotong, lalu lem antar sisi dari kaca acrylic sehingga akan tampak seperti Gambar 3.56.
Gambar 3.56. Bentuk Tank Air. Langkah untuk membuat tank 2 sama seperti tank yang pertama. Untuk membuat tank yang ke tiga hampir sama dengan tank yang ke 1 dan ke 2, hanya saja ukuran yang digunakan lebih besar. Hal ini dibedakan karena pada tank 3 berfungsi sebagai tempat penampungan air untuk mengisi tank 1 dan tank 2. Ukuran yang digunakan yaitu panjang. 24 cm lebar 10 cm tinggi 19 cm. Setelah ketiga tank tersebut selesai, langkah selanjutnya yaitu membuat penyangga tank dengan menggunakan besi siku. Potong besi sesuai dengan ukuran dari rancangan yang telah dibuat. Setelah itu hubungkan besi antara sisi dengan sisi dengan cara di las menggunakan elektroda dan juga menggunakan baut SDS. Hal ini bertujuan untuk menempelkan dan memperkuat besi agar tidak mudah lepas. Jika sudah selesai maka akan tampak seperti Gambar 3.57.
Gambar 3.57. Besi Penyangga Tank 1, Tank 2 Dan Tank 3. 60
Setelah tank dan penyangga selesai dibuat, langkah selanjutnya yaitu membuat saluran air agar dapat berpindah dari tank satu tank lainnya. Untuk membuat saluran air antar tank, buatlah lubang dengan diameter yang telah ditentukan yaitu ¼ dim. Buatlah lubang pada tank, dengan cara mengebur sisi – sisi yang akan dipakai untuk jalur keluar masuknya air pada tank. Buatlah dudukan untuk keran air dan motor servo agar dapat menempel pada tank. Setelah selesai, keran air dengan selang ukuran ¼ dim dihubungkan, kemudian ditempel pada tank. Jika sudah selesai maka akan tampak seperti Gambar 3.58.
Gambar 3.58. Posisi Keran Air Dengan Motor Servo. Gambar diatas merupakan posisi masukan dan keluaran air dari tank. Pada masukan keran nomer 1 dipasang motor servo yang berfungsi sebagai penggerak otomatis sedangkan pada keran nomer 2 keluaran digerakkan secara manual. Keran masukan berfungsi sebagai pengatur debit air yang masuk kedalam tank agar tetap stabil pada saat terjadi pengurangan terhadap debit air dalam tank. Kemudian untuk mengetahui ketinggian air dalam tank, menggunakan potensio linier yang akan ditambahkan pelampung dan pemberat agar potensio dapat bergerak dengan maksimal. Potensio meter akan dipasang pada bagian atas dari tank penyimpanan air. Pada Gambar 3.59 akan tampak posisi potensio yang terpasang pada tank penyimpanan air. Gambar lingkaran satu merupakan tampilan dari potensio meter yang digunkan sedangkan lingkaran kedua digunakan sebagai pelampung atau penggerak dari potensio meter.
61
Gambar 3.59. Posisi Potensio Pada Tank. Setelah potensio terpasang langkah selanjutnya yaitu memasang pompa air pada tank 3. Pompa ini berfungsi untuk mengisi tank 1 dan tank 2 apabila terjadi penurunan ketinggian terhadap debit yang diinginkan. Setelah tepasang dengan tank 3, hubungkan selang saluran air pada tank 1. Untuk lebih jelasnya akan tampak seperti Gambar 3.60 dibawah ini.
Gambar 3.60. Tempat Pompa Pengisian Tank 1Dan Tank 2. Setelah semua bagian selesai dirangkai, langkah selanjutnya yaitu dilakukan pengecatan pada bagian besi penyangga tank, hal ini bertujuan agar besi tidak mudah keropos atau berkarat apabila terkena air terus62
menerus. Selain itu, proses pengecatan juga berfungsi untuk memperindah tampilan dari plant. Setelah selesai diberi cat, langkah selanjutnya yaitu memasang bagian – bagian pada plant sesuai dengan rangcangan pada desain. Pastikan besi penyangga dapat menyangga tank dengan kuat. Jika selesai dirakit, maka tampak seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.61.
Gambar 3.61. Bentuk Plant Level. Gambar 3.61 merupakan tampilan plant level yang telah jadi. Selanjutnya akan ditambahkan komponen dari aktuator serta rangkaian pengontrol dari aktuator. Komponen yang akan dikontrol yaitu motor servo serta potensio linier (multiturn) yang digunakan untuk mengetahui ketinggian level air pada tank. Motor servo digunakan sebagai penggerak keran air secara otomatis. Motor servo yang digunakan yaitu tipe Tower Pro MG995 dengan daya supply hingga 6V DC serta torsi mencapai 13kg/cm. Sedangkan potensio yang digunakan yaitu potensio linier (multiturn) dengan 10 kali putaran dapat menghitung dengan tingkat ketelitian yang tinggi dibandingkan dengan potensio biasa.
63
3.5
Program Driver Motor Servo DC Pada Mikrokontroler Program driver motor servo dirancang agar servo dapat bergerak sesuai dengan perintah yang diinginkan. Perancangan program digunakan software CodeVisionAVR dengan bahasa C. Driver motor servo akan dirancang dengan mengatur duty cycle pada program, sehingga PWM yang muncul akan dapat menggerakkan motor servo dengan mengacu pada datasheet. Langkah pertama yang harus dilakukan adalah membuat project awal dari program, dengan menggunakan Setting timer 1 pada program CodeVisionAVR. Tampilan dari setting timer program dapat dilihat pada Gambar 3.62.
Gambar 3.62. Setting Timer 1. Pada Setting timer 1 kolom Clock Source berfungsi sebagai besar lebar pulsa dalam satu clock. Dan mode yang digunakan menggunakan fast PWM dan TOP sama dengan ICR1. ICR1 adalah nilai yang dimasukkan pada kolom Inp. Capture dalam bentuk heksa. Dalam pembuatan PWM duty cycle didapat dengan cara sebagai berikut: ( 3.1 ) Dengan, fOCnxPFCPWM
adalah frekuensi output PWM. 64
adalah frekuensi pada kolom Clock Source. adalah skala clock (mempunyai nilai 1, 8, 64, 256 dan 1024). adalah nilai dari ICR1.
fclk_I/O N TOP
Dengan menggunakan acuan persamaan diatas maka untuk mendapatkan frekuensi output PWM sebesar 50Hz dengan Clock Source sebesar 12000MHz. Akan didapat nilai TOP sebesar 15000 dengan nilai N sebesar 8. Untuk mendapatkan duty cycle dengan besar yang diinginkan digunakan persamaan sebagai berikut: ( 3.2 ) Dengan, DPWM OCR1x
adalah besar duty cycle. adalah nilai OCR yang program. adalah nilai dari ICR1.
TOP
terterah
pada
Seperti pada contoh Gambar 3.63 yang menunjukan besar duty cycle dengan menggunakan perbandingan antara ICR1 dengan OCR1. OCR1
TOP(ICR1)
Gambar 3.63. Duty Cycle Dengan ICR1 3.6 Sp
Perancangan Kontroler PI + -
e
Kontroler
Aktuator
Sensor Gambar 3.64. Diagram Blok Kontroler PI Pada Tank A. 65
Pv
Gambar 3.64 merupakan diagram blok dari kotroler PI yang akan diterapkan pada sistem SCADA. Kontroler ini berfungsi agar hasil dari masukan set point lebih mendekati hasil yang diinginkan. Perancangan kontroler PI akan diterapkan pada software SCADA Elipse. Untuk merancangan sebuah kontroler PI pada software SCADA Elipse dibutuhkan komponen yang akan digunakan sebagai pengaturan. Komponen tersebut dapat dirancang dengan cara klik kanan pada Data Objects pada menu Organizer. Kemudian pilih file tempat untuk menghubungkan antara Project dengan Data Objects yang akan dirancang. Setelah itu, klik tanda plus, lalu klik panel kemudian pilih internal tag. Jika sudah selesai maka akan tampak seperti Gambar 3.65.
Gambar 3.65. Merancang Komponen Kontroler . Pada Gambar 3.65, dapat digunakan untuk mengisi formula kontroler atau rumus dari kontroler yang akan digunakan sebagai logika pemrograman pada scripts. Cara mengatur scripts dengan cara klik kanan pada komponen yang akan diprogram kemudian klik kanan, lalu pilih properties. Dalam membuat suatu sistem kontrol yang ditanamkan pada SCADA tentunya harus diimplementasikan kedalam suatu sintak. Suatu rumus nantinya akan diubah kedalam bentuk pemrograman, dan hanya diperlukan sifat-sifat algoritma tersebut. Pada perancangan sistem PI ini, akan dijabarkan impleentasi rumus menjai suatu sintak program sebagai berikut:
66
1.
Proporsional Rumus dasar dari kontroler proporsional adalah: ( 3.3 ) Dengan, P Kp e(t)
adalah Proporsional. adalah nilai konstanta proporsional. adalah nilai error yang selalu akan berubah.
Nilai dari eror akan didapat dari: ( 3.4 ) Dengan, Sp Pv
adalah Set point. adalah Process Variable.
Jika diubah kedalam sintak program maka akan menjadi Eror=sp-pv P=Kp*eror 2.
( 3.5 )
Integral Rumus dasar dari kontroler integral adalah:
( 3.6 ) Dengan, I Ki e(t) dt
adalah Integral adalah nilai konstanta integral adalah nilai error adalah nilai perubahan waktu (detik)
67
Kontroler integral tidak dapat digunakan sendiri, maka dari itu harus digabungkan dengan kontroler proporsional. Jika dirubah kedalam sintak program maka akan menjadi: Eror=sp-pv P=Kp*eror I1=Ki+eror I=I1*Ki PI=P+1
( 3.7 )
Untuk mengetahui besar nilai Kp yang pertama harus dilakukan yaitu mencari nilai τ dari data yang telah didapat. Untuk mencari τ digunakan rumus sebagai berikut: τ = 63,2% * Yss
( 3.8 )
Setelah diketahui besar nilai dari τ maka besar nilai diketahui dengan menggunakan persamaan berikut:
akan ( 3.9 )
Dan untuk mengetahui nilai Ki akan digunakan persamaan berikut: ( 3.10 ) Dimana, ( 3.11 )
68
3.7
Pembuatan Program Pada Sistem SCADA Pada pembuatan program pada software SCADA Elipse dirancang untuk mengontrol valve dan menerima masukan dari sensor potensio linier (multiturn). Kontrol PI akan diterapkan didalam program agar valve dapat membuka dan menutup dengan baik dan stabil sesuai dengan set point yang diberikan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada pembuatan program dalam bentuk step (process) diagram pada Gambar 3.66.
69
Step 1: Pembuatan HMI
Step 2: Aplikasi Kontroler
Step 3: Menghubungkan Tag
Awal Step 1 Pembuatan HMI Perancangan Kontroler PI Mencari Eror Dari SP - PV Step 2 Implementasi Kontroler PI Pembuatan Tag Step 3 Menghubungkan Tag
Akhir Gambar 3.66. Step Pembuatan Program Kontrol Valve. 70
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA DATA
Untuk mengetahui apakah tujuan-tujuan dari pembuatan alat ini telah terlaksana atau tidak, perlu dilakukan pengujian dan analisa terhadap alat yang dibuat. 4.1
Pengujian Software SCADA Elipse Dengan Software Adam Advantech Pada Master Station sebagai interface menggunakan software SCADA Elipse, konfigurasi I/O pada Modbus telah terhubung dengan perangkat Adam Advantech pada RTU (Remote Terminal Unit). Untuk lebih jelas Gambar 4.1 adalah bentuk diagram koneksi pada Master Station, dan selanjutnya adalah menguji coba hasil koneksi kedua software tersebut. I/O
Software SCADA Elipse
OPC
Software Adam Advantech Ethernet
Hardware Adam Advantech Gambar 4.1. Diagram Koneksi Pada Master Station. Data dari hasil uji coba konesi antara software SCADA Elipse dengan software Adam Advantech dapat dilihat Pada Tabel 4.1. Tujuan pengambilan data ini adalah untuk mengetahui apakah kedua software tersebut sudah terhubung atau tidak. Semakin sama besar value maka semakin baik koneksi dari kedua software tersebut. 71
Tabel 4.1 akan menunjukkan tegangan yang masuk ke perangkat Adam Advantech (Vi) dan akan dicatat dalam satu kolom, selanjutnya tegangan yang terterah pada software Adam Advantech (Vis) juga akan dicatat pada satu kolom juga, begitu juga value yang terterah pada software Adam Advantech (Value Adam Advantech) dan value yang terterah pada software SCADA Elipse (Value SCADA Elipse) juga akan dicatat. Tabel 4.1. Data Hasil Uji Coba Koneksi Software Adam Advantech Dengan Software SCADA Elipse. Value Adam Value SCADA Vi Vis Advantech Elipse No. (Volt) (Volt) (Dec) (Dec) 1 0 0,005 32740 32740 2 0,08 0,061 32970 32970 3 0,10 0,084 33045 33045 4 0,14 0,131 33117 33117 5 0,16 0,150 33251 33251 6 0,18 0,160 33294 33294 7 0,24 0,221 33487 33487 8 0,28 0,260 33618 33618 9 0,38 0,361 33847 33847 Sebelumnya tujuan dari pengambilan data ini adalah untuk mengetahui antara software Adam Advantech dengan software SCADA Elipse sudah dapat terhubung dengan baik atau tidak. Berdasarkan dari Tabel 4.1 dengan mengambil 3 c ontoh dari data yang ada digunakan untuk mencari %eror koneksi antara kedua software tersebut. Jika semakin sedikit dari %eror maka kedua software tersebut sudah dapat terhubung dengan baik. Menghitung %eror besar value dari data nomor 1 pada Tabel 4.1:
72
( 4.1 ) Menghitung %eror besar value dari data nomor 5 pada Tabel 4.1:
( 4.2 ) Menghitung %eror besar value dari data nomor 9 pada Tabel 4.1:
( 4.3 ) Karena memiliki %eror sebesar 0% dari semua data maka dapat disimpulkan bahwa koneksi dari kedua software tersebut sangat baik. 4.2
Pengujian Koneksi Hardware Dengan Software Menggunakan Komunikasi Ethernet Adam Advantech berfungsi sebagai data akuisisi, sehingga alat ini akan menerima serta memberi tegangan yang juga akan diolah oleh mikrokontroler. Untuk memastikan bahwa tegangan masuk dan tegangan keluar yang terterah pada software Adam Advantech sama atau mendekati riil, maka data yang dilakukan dicatat dalam Tabel 4.2. Pertama yang dilakukan untuk melakukan uji coba ini hardware Adam Advantech akan diberikan masukan tegangan (Via) dan yang terterah pada software Adam Advantech (Vias) akan dicatat pada Tabel 4.2. Begitu juga pada software Adam Advantech a kan diberikan tegangan keluar (Vos) dan hasil keluaran dari hardware Adam Advantech (Voh) akan diukur dengan mengggunakan AVO meter dan hasil dari pengukuran juga akan dicatat pada Tabel 4.3. Untuk lebih jelas 73
Gambar 4.2 merupakan diagram dari cara pengukuran uji coba I/O (Input/Output) Adam Advantech pada Tabel 4.2 dan 4.3. Software Adam Advantech
Ethernet
Hardware Adam Advantech Input Tegangan
Vmeter
Gambar 4.2. Diagram Pengukuran Uji Coba I/O (Input/Output) Adam Advantech. Tujuan dari pengambilan data ini adalah untuk mengetahui tegangan yang masuk ke hardware Adam Advantech sama dengan yang terterah pada software. Begitu juga tegangan yang keluar dari hardware Adam Advantech berdasarkan instruksi dari software sama dengan yang terterah pada pengukuran menggunakan AVO meter. Apabila hardware dengan software sama atau mendekati, maka hasil koneksi dengan komunikasi Ethernet dinyatakan berhasil. Tabel 4.2. Hasil Uji Coba Input Adam Advantech. Via Vias No. (Volt) (Volt) 1 0 0,005 2 0,08 0,061 3 0,10 0,084 4 0,14 0,131 5 0,16 0,150 6 0,18 0,160 7 0,24 0,221 8 0,28 0,260 9 0,38 0,361
74
Pada Tabel 4.3 merupakan tampilan data hasil uji coba yang dilakukan pada modul I/O Adam Advantech. Pengambilan data dilakukan dengan dua cara. Pengambilan data yang pertama dengan menggunkan AVO meter dan yang kedua dengan melihat pada tampilan dari software Adam Advantech . untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 4.3. Tabel 4.3. Hasil Uji Coba Output Adam Advantech Vos Voh No. (Volt) (Volt) 1 0 0 2 0,498 0,52 3 0,960 1,00 4 1,499 1,55 5 1,998 2,07 6 2,498 2,57 7 2,999 3,06 8 3,499 3,58 9 3,998 4,10 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ratarata
Tabel 4.4. %Eror Tegangan Masuk Dan Keluar. Eror Antara Via dengan Vis Eror Antara Vos dengan Voh 0,49% 0% 23,75% 4,23% 16% 4% 6,43% 3,29% 6,25% 3,48% 11,11% 2,80% 7,92% 1,99% 7,14% 2,26% 5% 2,49% 9,34%
2,73%
75
Setelah mendapatkan data berdasarkan pada Tabel 4.2 dan 4.3 langkah selanjutnya yaitu mencari %eror antara tegangan yang diukur secara riil dengan tegangan yang terterah pada software Adam Advantech. Eror dari perhitungan akan dicatat pada Tabel 4.4, contoh perhitungan %eror berdasarkan Tabel 4.2 dan 4.3 adalah sebagai beikut. Menghitung %eror dari data nomor 4 pada Tabel 4.2:
( 4.4 ) Menghitung %eror dari data nomor 7 pada Tabel 4.2:
( 4.5 ) Menghitung %eror dari data nomor 2 pada Tabel 4.3:
( 4.6 ) Menghitung %eror dari data nomor 8 pada Tabel 4.3:
( 4.7 ) Karena rata-rata %eror dari semua sampel data yang dihitung dari Tabel 4.2 sebesar 9,34% dan Tabel 4.3 sebesar 2,73%. Maka dapat 76
disimpulkan bahwa I/O yang terterah pada software Adam Adantech mendekati hasil riil. 4.3
Pengujian Sensor Potensio Linier Multiturn Uji coba kali ini digunakan untuk mengetahui apakah sensor potensio yang digunakan benar linier atau tidak. Karena untuk mengukur ketinggian level akan digunakan sensor ini. Apabila sensor ini linier maka sensor ini dapat digunakan untuk pengukuran level. Selain itu uji coba ini juga digunakan untuk mengetahui apakah hasi yang diperoleh nantinya sama dengan datasheet atau tidak. Untuk dapat mengetahui sensor ini benar-benar linier atau tidak maka dilakukan pengukuran dengan membandingkan dari banyak putaran oleh potensio dengan tegangan dan hambatan. Serta memastikan noise dari potensio tersebut sedikit. Hasil dari pengambila data ini akan dicatat pada Tabel 4.4, selanjutnya akan diplot kedalam bentuk grafik untuk mengetahui potensio yang digunakan linier atau tidak dengan diberikan tegangan sebesar 5,25 Volt. No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Tabel 4.5. Uji Coba Potensio Linier Multiturn. Putaran Tegangan (Volt) Resistansi (Ohm) 0,5 0,26 5,13 1 0,52 4,86 1,5 0,79 4,61 2 1,06 4,35 2,5 1,32 4,08 3 1,58 3,83 3,5 1,84 3,57 4 2,09 3,32 4,5 2,36 3,06 5 2,62 2,81 5,5 2,88 2,56 6 3,14 2,30 6,5 3,40 2,04 7 3,66 1,79 7,5 3,94 1,52 8 4,20 1,27 8,5 4,47 1,01 77
No. 18 19 20
Putaran 9 9,5 10
Tegangan (Volt) 4,73 4,99 5,25
Resistansi (Ohm) 1,75 0,25 0,00
Hasil data dari Tabel 4.4 akan diplot dan hasil plot dapat dilihat pada Gambar 4.3. Karena hasil plot menunjukkan bahwa potensio ini benar-benar linier, maka sensor ini dapat digunakan untuk pengukuran level.
Gambar 4.3. Kelinieralitas Sensor Potensio. Karena putaran berbanding lurus dengan tegangan, dan tegangan berbanding terbalik dengan hambatan. Serta grafik yang ditunjukkan linier maka potensio dapat digunakan karena masih berfungsi dengan baik. Untuk membuktikan bahwa sensor ini dapat dengan baik digunakan, maka dilakukan pengambilan data dengan membandingkan antara tegangan yang keluar dari potensio dengan ketinggian level pada tank. Data perbandingan antara ketinggian dengan tegangan dapat dilihat pada Tabel 4.6. 78
Tabel 4.6 Data Perbandingan Sensor Dengan Level. No. Level (cm) Tegangan (Volt) 1 0 0,012 2 1 0,054 3 2 0,077 4 3 0,099 5 4 0,120 6 5 0,140 7 6 0,161 8 7 0,180 9 8 0,198 10 9 0,219 11 10 0,242 12 11 0,262 13 12 0,281 14 13 0,296 15 14 0,318 16 15 0,338 17 16 0,354 Setelah didapat data perbandingan antara ketinggian tank dalam satuan (cm) dengan tegangan yang di ukur pada keluaran dari potensio dengan menggunakan AVO meter, maka data tersebut akan di plot. Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa potensio dapat bekerja secara linier. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada Gambar 4.4. Pada Gambar 4.4 merupakan hasil dari data yang telah diplot menjadi sebuah grafik. Dari gambar tersebut, sumbu (x) berfungsi untuk menampilkan angka yang menunjukkan ketinggian minimum sampai maksimum dan sumbu (y) merupakan tampilan dari data tegangan minimum dan maksimum yang terukur pada AVO meter.
79
Gambar 4.4. Plot Level Dengan Tegangan. 4.4
Pengujian Motor Servo Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui perubahan besar sudut dari motor servo berdasarkan besar dari duty cycle yang diberikan. Karena sudut dari perubahan servo akan digunakan untuk membuka dan menutup valve, sehingga dibutuhkan data perubahan sudut dari servo berdasarkan duty cycle yang diberikan. Tabel 4.7. Perubahan Sudut Putaran Berdasarkan Duty Cycle. Duty Cycle Sudut Putaran Motor No. (ms) Servo 1 2,2 180° 2 2 135° 3 1,8 90° 4.5
Pengujian LCD 16x2 Tujuan uji coba kali ini untuk dapat mengetahui apakah LCD ini dapat memunculkan hasil karakter yang sama seperti masukan pada mikrokontroler atau tidak. Pertama yang dilakukan adalah membuat program untuk mengukur tegangan dan hasil dari pengukuran tersebut akan ditampilkan kedalam LCD. Gambar 4.5 adalah gambar hasil uji coba LCD dengan masukan tegangan sebesar 1 Volt. Karena hasil yang 80
ditampilkan LCD sama dengan tegangan yag diberikan untuk masukan, maka uji coba ini disimpulkan berhasil dan LCD dapat digunakan.
Gambar 4.5. Hasil pengujian LCD. 4.6
Pengujian Level Riil Dengan HMI Uji coba perbandingan ketinggian air pada salah satu tank, dengan yang terterah pada kondisi riil dan software SCADA Elipse. Hasil uji coba program dapat dilihat pada Tabel 4.8. Tabel 4.8. Hasil Uji Coba Antara Tampilan Seraca Riil Dengan LCD Dan Software SCADA Elipse. Ketinggian yang Ketinggian terterah pada Ketinggian yang pada tank software SCADA No. terterah pada LCD secara riil Elipse (cm) (cm) (cm) 1 0 0 0 2 1 1,0 1,131 3 2 2,0 2,277 4 3 3,0 3,016 5 4 4,0 4,192 6 5 5,0 5,081 7 6 6,0 6,273 8 7 7,0 7,163 9 8 8,0 8,399 10 9 9,0 9,244 11 10 10,0 10,329 12 11 11,0 11,305 13 12 12,0 12,080 81
No.
Ketinggian pada tank secara riil (cm)
Ketinggian yang terterah pada LCD (cm)
14 15 16 17
13 14 15 16
13,0 14,0 15,0 16,0
Ketinggian yang terterah pada software SCADA Elipse (cm) 13,133 14,127 15,180 16,043
Jika hasil yang tampil pada LCD dan software SCADA Elipse mendekati dengan ketinggian sebenarnya, maka uji coba berhasil. Langkah selanjutnya yaitu melakukan pengambilan data perbandingan dari set point yang diberikan dengan perubahan ketinggian air pada masing-masing tank pada satuan waktu detik. Tabel 4.7. adalah data perubahan yang menunjukkan pengaruh dari Kd dan Ki terhadap perubahan Ts dengan set point ketinggian level 5 cm. 4.7
Pengujian Program Kontroler PI Kontroler PI pada tugas akhir kali ini berfungsi untuk memperlambat respon dari level yang diinginkan. Karena pada pengaturan level ini yang dikontrol bukan kekuatan pompa untuk mengalirkan air, tetapi valve yang berfungsi untuk mengatur debit air yang masuk. Untuk merancang sebuah kontroler PI maka langkah yang harus dilakukan terlebih dahulu adalah, mendapatkan data time satling (ts) tanpa menggunakan kontroler PI. Plant akan diidentifikasi setelah ts dapat ditemukan. Dengan mengambil 63,2% dari ts maka besar τ akan didapat. Berikut adalah potongan data hasil dari sampling tanpa kontroler pada plant untuk mencapai set point level 16cm:
82
Gambar 4.6, Data Sampling Dari Plant Yang Digunakan. Dari Gambar 4.6 diatas kolom 1 menunjukkan nilai waktu (mili detik), dan kolom 2 m enunjukkan nilai dari level pada tank (cm). Langkah selanjutnya yaitu mencari nilai Kp yang berfungsi sebagai indikator variabel PI. Besar ts untuk mencapai level 16cm dibutuhkan waktu 68 detik. Maka besar τ adalah 43 detik, didapat dari 63,2% dari ts. Selanjutnya besar Kp akan didapat menggunakan persamaan ( 3.9 ) dengan perhitungan sebagai beikut:
( 4.8 ) Besar τ sama dengan τ* untuk mendapatkan perbandingan antara menggunakan kontroler dengan tidak. Gambar 4.7 merupakan grafik respon dari plant tanpa menggunakan kontroler, dan besar Yss hanya mencapai 14,8 cm dengan menggunakan set point 16 cm.
83
Grafik Tanpa Kontroler PID 15 respon plant
Level (cm)
10
5
0
0
20
40
60 Timer (ms)
80
100
120
Gambar 4.7. Respon Tanpa Menggunakan Kontroler. Setelah diberikan kontroler maka grafik dari respon terhadap plant menjadi seperti pada Gambar 4.8 dengan set point 16 cm. Respon Plant Level 18 16 14 Respon plant
Level (cm)
12 10 8 6 4 2 0
0
10
5 Timer (Ms)
Gambar 4.8. Respon Menggunakan Kontroler.
84
15 4
x 10
Eror dari respon ketika tanpa menggunakan kontroler dapat dihitung seperti berikut:
( 4.9 ) Tanpa kontroler respon dari plant sebesar 7,5%, dan besar eror ketika diberikan kontroler proportional dapat dihitung seperti berikut:
( 4.10 ) Ketika menggunakan kontroler eror yang terjadi hanya sebesar 0%. Oleh karena itu, agar menjaga kestabilan respon maka diterapkan kontroler PI pada plant. Agar dapat mengetahui perbedaan respon kontroler PI terhadap plant, maka dibuat tabel untuk mengetahui perilaku perubahan pada level untuk mendapatkan konstanta yang baik agar plant dapat bekerja dengan sangat baik. Tabel 4.9 adalah tabel respon dari kontroler PI terhadap plant. Pada Tabel 4.9 berfungsi untuk mengetahui kecepatan serta ketepatan respon untuk mencapai posisi Yss pada set point tertentu. No. 1 2 3 4 5
Tabel 4.9 Respon Terhadap Set Point Tertentu. Set Point ts (detik) Yss (cm) Ess 16 30,336 16 0% 14 26,27 13,86 1% 12 7,3628 11,65 2,92% 10 18,42 9,72 2,8% 8 14,94 7,88 1,5% 85
Konstanta dari Kontroler PI berdasarkan ts yang telah didapat dapat dilihat pada Tabel 4.10 terhadap respon. Tabel 4.10 Respon Terhadap Konstanta Kontroler PI No. Kp Ki ts 1 1 0,0232558 411,4 2 0,5 0 693,9 3 1 0 255,9 4 1,5 0 208,56 5 0 0,5 637,05 6 0 1 214,24 7 0 1,5 114,09 8 1 1 191,49 Berdasarkan dari Tabel 4.9 konstanta dari kontroler PI yang paling baik adalah dengan Kp = 0; Ki = 1,5 dan Kd = 0. Karena mendapatkan ts yang paling cepat.
86
BAB V PENUTUP Dari pengukuran dan pengujian alat yang telah dilakukan, baik dari perangakat lunak ataupun perangkat keras dapat diambil kesimpulan dan saran sebagai berikut. 5.1
Kesimpulan Dari pengujian dan analisa yang telah dilakukan pada pengerjaan Tugas Akhir ini diperoleh beberapa kesimpulan : 1.) Dengan metode Orde Satu, fungsi alih yang didapat memiliki hasil model respon pendekatan dengan nilai τ sebesar 43,17 detik, ts (+ 5%) sebesar 129,51 detik, tr (5% - 95%) sebesar 127,11 detik, td sebesar 29,92 detik. 2.) Respon ini memberikan keluaran steady state 14,8 cm. Maka dengan menggunakkan Kontroler PI (Proportional ditambah Integral) dapat mengendalikan respon plant yang tidak sesuai dengan nilai set point. 3.) Nilai rata-rata kesalahan waktu tunak pada implementasi sebesar 1,6%. Dengan menggunakan kontroler PI (Proportional ditambah Integral), respon plant yang dihasilkan memiliki karakteristik sistem sesuai yang diinginkan. 5.2
Saran Dalam melanjutkan penelitian ini maka disarankan beberapa hal
yaitu : 1.) Pemodelan dan pemahaman tentang plant yang digunakan agar dapat membantu perancangan sistem yang lebih baik. 2.) Penggunaan kompnen pada instrument disarankan menggunakan komponen y ang memiliki tingkat akurasi yang baik. Hal ini berfungsi untuk memperlancar proses permodelan terhadap sistem yang akan dikontrol. 3.) Tegangan yang digunakan untuk sensor potensio harus lebih stabil, agar data yang diterima oleh mikrokontroler lebih akurat.
87
DAFTAR PUSTAKA [1] Josaphat Pramudijanto, Identifikasi Model Matematik, Handout Mata Kuliah Dasar Sistem Pengaturan, Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. [2] ..........,”Help E3 SCADA Elipse Software,”User’s Manual E3 Studio- E3 Version 4.0 Build 73, Elipse Software Ltda, 2011. [3] ..........,”Datasheet Atmel ATmega16,”Atmel Corporation, 2009. [4] ..........,” Adam 5510 Series PC-based Programmable Controller,” User’s Manual ADAM-5000/TCP, Advantech Co., Ltd., 2007. [5] Doug Cooper, Denielle Dougheryty “Control Station : An Interactive Simulator For Process Control Iducation,” IEEE Transactions and Education, Vol.51, No.1, Agustus 1999. [6] Winoto, Ardi. “Mikrokontroler AVR dan Pemrogramannya dengan Bahasa C,” Informatika, Bandung, 2010. [7] ..........,”Datasheet Servo MG995,”Servo User’s Manual MG995. [8] Rheco Ari Prayogo, Agung Budi Handoko, Palang Pintu Otomatis Pada Jalur Ganda Perlintasan Kereta Api, Program Studi D3 Teknik Elektro, Institut Tekhnologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 2013. [9] Nurlita Gamayanti, Karakteristik Sistem Orde Pertama dan Orde Kedua, Handout Mata Kuliah Dasar Sistem Pengaturan, Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
89
Halaman ini sengaja dikosongkan
90
Lampiran A Listing Program Uji Coba LCD /***************************************************** This program was produced by the CodeWizardAVR V2.05.0 Professional Automatic Program Generator © Copyright 1998-2010 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com Project : Version : Date : 5/12/2014 Author : Company : Comments: Chip type : ATmega16 Program type : Application AVR Core Clock frequency: 12.000000 MHz Memory model : Small External RAM size :0 Data Stack size : 256 *****************************************************/ #include <mega16.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <delay.h> #include <mega16.h> // Alphanumeric LCD Module functions #include
#define ADC_VREF_TYPE 0x00 // Read the AD conversion result unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)
A-1
{ ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10); // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCW; } // Declare your global variables here int i; float tampil; char bo[8]; void main(void) { // Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization // Func7= In Func6= In Func5= In Func4= In Func3= In Func2= In Func1=In Func0=In // State7= T State6= T State5= T State4= T State3= T State2= T State1= T State0=T PORTA=0x00; DDRA=0x00; // Port B initialization // Func7= Out Func6= Out Func5= Out Func4= Out Func3= Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out // State7= 0 State6= 0 State5= 0 State4= 0 State3= 0 State2= 0 State1= 0 State0=0 PORTB=0x00; DDRB=0xFF;
A-2
// Port C initialization // Func7= In Func6= In Func5= In Func4= In Func3= In Func2= In Func1=In Func0=In // State7= T State6= T State5= T State4= T State3= T State2= T State1= T State0=T PORTC=0x00; DDRC=0x00; // Port D initialization // Func7= Out Func6= Out Func5= Out Func4= Out Func3= Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out // State7= 0 State6= 0 State5= 0 State4= 0 State3= 0 State2= 0 State1= 0 State0=0 PORTD=0x00; DDRD=0xFF; // Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00; TCNT0=0x00; OCR0=0x00; // Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer1 Stopped // Mode: Normal top=0xFFFF // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off // Input Capture on Falling Edge // Timer1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0xA2; TCCR1B=0x1A;
A-3
TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x75; ICR1L=0x30; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; // Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer2 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; // External Interrupt(s) initialization // INT0: Off // INT1: Off // INT2: Off MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00; // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00; // USART initialization // USART disabled UCSRB=0x00; // Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80; SFIOR=0x00;
A-4
// ADC initialization // ADC Clock frequency: 750.000 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin // ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x84; // SPI initialization // SPI disabled SPCR=0x00; // TWI initialization // TWI disabled TWCR=0x00; // Alphanumeric LCD initialization // Connections specified in the // Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu: // RS - PORTB Bit 0 // RD - PORTB Bit 1 // EN - PORTB Bit 2 // D4 - PORTB Bit 4 // D5 - PORTB Bit 5 // D6 - PORTB Bit 6 // D7 - PORTB Bit 7 // Characters/line: 16 lcd_init(16);
while (1) { i=read_adc(2); // Program LCD lcd_clear(); tampil=(float)i/1023*5; lcd_gotoxy(0,0);
A-5
lcd_putsf("Tegangan :"); ftoa(tampil,1,bo); lcd_puts(bo); lcd_putsf("Volt"); delay_ms(100); }
}
A-6
Lampiran B Listing Program Driver Motor Servo /***************************************************** This program was produced by the CodeWizardAVR V2.05.0 Professional Automatic Program Generator © Copyright 1998-2010 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com Project : Version : Date : 5/12/2014 Author : Company : Comments: Chip type : ATmega16 Program type : Application AVR Core Clock frequency: 12.000000 MHz Memory model : Small External RAM size :0 Data Stack size : 256 *****************************************************/ #include <mega16.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <delay.h> #include <mega16.h> // Alphanumeric LCD Module functions #include #define ADC_VREF_TYPE 0x00 // Read the AD conversion result unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)
B-1
{ ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10); // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCW; } // Declare your global variables here int i,j,k,l; float sensora,sensorb,setpointa,setpointb,suduta=4000,sudutb=4500,servoa,se rvob,tampil,tampill,tampilll,tampillll; char bo[8]; void main(void) { // Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization // Func7= In Func6= In Func5= In Func4= In Func3= In Func2= In Func1=In Func0=In // State7= T State6= T State5= T State4= T State3= T State2= T State1= T State0=T PORTA=0x00; DDRA=0x00; // Port B initialization // Func7= Out Func6= Out Func5= Out Func4= Out Func3= Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out // State7= 0 State6= 0 State5= 0 State4= 0 State3= 0 State2= 0 State1= 0 State0=0 PORTB=0x00;
B-2
DDRB=0xFF; // Port C initialization // Func7= In Func6= In Func5= In Func4= In Func3= In Func2= In Func1=In Func0=In // State7= T State6= T State5= T State4= T State3= T State2= T State1= T State0=T PORTC=0x00; DDRC=0x00; // Port D initialization // Func7= Out Func6= Out Func5= Out Func4= Out Func3= Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out // State7= 0 State6= 0 State5= 0 State4= 0 State3= 0 State2= 0 State1= 0 State0=0 PORTD=0x00; DDRD=0xFF; // Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00; TCNT0=0x00; OCR0=0x00; // Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer1 Stopped // Mode: Normal top=0xFFFF // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off // Input Capture on Falling Edge // Timer1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off
B-3
TCCR1A=0xA2; TCCR1B=0x1A; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x75; ICR1L=0x30; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00; // Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer2 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; // External Interrupt(s) initialization // INT0: Off // INT1: Off // INT2: Off MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00; // Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00; // USART initialization // USART disabled UCSRB=0x00; // Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;
B-4
SFIOR=0x00; // ADC initialization // ADC Clock frequency: 750.000 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin // ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x84; // SPI initialization // SPI disabled SPCR=0x00; // TWI initialization // TWI disabled TWCR=0x00; // Alphanumeric LCD initialization // Connections specified in the // Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu: // RS - PORTB Bit 0 // RD - PORTB Bit 1 // EN - PORTB Bit 2 // D4 - PORTB Bit 4 // D5 - PORTB Bit 5 // D6 - PORTB Bit 6 // D7 - PORTB Bit 7 // Characters/line: 16 lcd_init(16);
while (1) { // Inisialisasi delay_ms(10); //Program PID
B-5
i=read_adc(2); //j=read_adc(5); setpointa=(float)i/1023*suduta; //sensora=(float)j/1023*suduta; if (setpointa<=sensora) { servoa=suduta-(sensora-setpointa); OCR1A=servoa*2; } else if (setpointa>=sensora) { servoa=suduta-(setpointa-sensora); OCR1A=servoa*2; } l=read_adc(3); //k=read_adc(6); setpointb=(float)l/1023*sudutb; //sensorb=(float)k/1023*sudutb; if (setpointb<=sensorb) { servob=sudutb-(sensorb-setpointb); OCR1B=servob; } else if (setpointb>=sensorb) { servob=sudutb-(setpointb-sensorb); OCR1B=servob; } // Program LCD lcd_clear(); { tampil=(float)i;
B-6
tampill=(float)j; tampilll=(float)l; tampillll=(float)k; lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Ha="); ftoa(tampill,1,bo); lcd_puts(bo); lcd_gotoxy(9,0); lcd_putsf("Hb="); ftoa(tampillll,1,bo); lcd_puts(bo); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("Sa="); ftoa(tampil,1,bo); lcd_puts(bo); lcd_gotoxy(9,1); lcd_putsf("Sb="); ftoa(tampilll,1,bo); lcd_puts(bo); delay_ms(100); } }
}
B-7
Halaman ini sengaja dikosongkan
B-8
Lampiran C Datasheet mikrokontroler ATmega16
C-1
C-2
C-3
C-4
Lampiran D Datasheet Adam Advantech TCP 5000
D-1
D-2
D-3
D-4
D-5
Halaman ini sengaja dikosongkan
D-6
Lampiran E Datasheet potensio linier multiturn
E-1
E-2
E-3
Halaman ini sengaja dikosongkan
E-4
RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama Tempat Lahir Tanggal Lahir Agama Alamat Rumah Telp/HP E-mail
: : : : :
Prayudha Dewantara Sidoarjo 08 Juni 1992 Islam Jl. Anggrek No.12 RT.06 RW.02 Bligo Candi Sidoarjo : 089677594477 : [email protected]
RIWAYAT PENDIDIKAN • 1999 – 2005 : SDN Bligo No.64 • 2005 – 2008 : SMPN 3 Candi • 2008 – 2011 : SMAN 1 Porong • 2011 – sekarang : Bidang Studi Komputer Kontrol, Program D3 Teknik Elektro, ITS PENGALAMAN KERJA • Kerja Praktek di PLN APP Surabaya (Perusahaan Listrik Negara), Surabaya (Juli - Agustus 2013) PENGALAMAN ORGANISASI • Staf Ristek (Himpunan Mahasiswa D3 Teknik Elektro) Mahasiswa D3 Teknik Elektro • Kepala Divisi Big Event (Himpunan Mahasiswa (Himpunan Mahasiswa D3 Teknik Elektro) Mahasiswa D3 Teknik Elektro
F-1
Nama Tempat Lahir Tanggal Lahir Agama Alamat Rumah Telp/HP E-mail
: : : : : :
Tatang Teguh Santoso Nunukan 16 Januari 1994 Islam Jl. Iskandar Muda No 75 Nunukan Barat : 08523913846 [email protected]
RIWAYAT PENDIDIKAN • 1999 – 2005 : SDN 016 Nunukan • 2005 – 2008 : SMPN 1 Nunukan • 2008 – 2011 : SMKN 1Geneng - Ngawi • 2011 – sekarang : Bidang Studi Komputer Kontrol, Program D3 Teknik Elektro, ITS PENGALAMAN ORGANISASI • Staf Ristek (Himpunan Mahasiswa D3 Teknik Elektro) Mahasiswa D3 Teknik Elektro • Kepala Bidang Aplikatif Big Event (Himpunan Mahasiswa (Himpunan Mahasiswa D3 Teknik Elektro) Mahasiswa D3 Teknik Elektro
F-3
