SISTEM ALARM KEBAKARAN TERINTEGRASI BERBASIS INTERNET PROTOCOL SKRIPSI

UNIVERSITAS INDONESIA

SISTEM ALARM KEBAKARAN TERINTEGRASI BERBASIS INTERNET PROTOCOL

SKRIPSI

ARIEF ROSSENO 070619456

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM FISIKA DEPOK NOVEMBER 2011

Sistem alarm..., Arief Rosseno, FMIPA UI, 2011

UNIVERSITAS INDONESIA

SISTEM ALARM KEBAKARAN TERINTEGRASI BERBASIS INTERNET PROTOCOL

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains

ARIEF ROSSENO 070619456

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM FISIKA DEPOK NOVEMBER 2011


LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.

Nama

: Arief Rosseno

NPM

: 0706196456

Tanda Tangan

:

Tanggal

: 15 Desember 2011


LEMBAR PENGESAHAN

Skripsi ini diajukan oleh: Nama : Arief Rosseno NPM : 0706196256 Program Studi : Fisika Judul Skripsi : Sistem Alarm Kebakaran Berbasis Internet Protokol

Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia.

DEWAN PENGUJI

Pembimbing : Dr.rer.nat Martarizal

(

)

Penguji 1

: Dr. B.E.F Da Silva, M.Sc

(

)

Penguji 2

: Lingga Hermanto, M.Si

(

)

Ditetapkan di : Depok Tanggal : 28 Desember 2011


KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan segala nikmat serta rahmatNya sehingga skripsi dapat selesai tepat waktu. Laporan skripsi ini dibuat sebagai salah satu persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains Jurusan Fisika pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia. Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada: 1) Dr.rer.nat. Martarizal, selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan saya dalam penyusunan skripsi ini; 2) Prof.Dr. B.E.F. Da Silva, M.Sc dan Lingga Hermanto, M.Si selaku penguji 1 dan 2,

yang telah

memberikan

masukan dan saran dalam

menyempurnakan skripsi ini; 3) Dr. Santoso S, Dr. Syamsu Rosyid, Dr. Imam Fahcrudin yang telah memberikan kesempatan untuk melaksanakan skripsi di Departemen Fisika; 4) Papa, Mama, Uda, Ayuk, Bang Bob, Indah dan Euis yang telah memberikan bantuan dukungan doa, material dan moral; 5) Sdr Dody Bayu, Ela, Atom, Agus, Ilham, Slamet, Mas Budi, Hendro, yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan skripsi ini;


6) Seluruh dosen di Departemen Fisika FMIPA UI; 7) Seluruh staf administrasi Sekretariat Departemen Fisika FMIPA UI; 8) Dan seluruh kerabat yang tidak bisa saya sebutkan satu-persatu. Akhir kata, semoga Allah SWT berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Depok, November 2011

Penulis


LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Arief Rosseno NPM : 0706196456 Program Studi : Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Jenis karya : Skripsi demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul : Sistem Alarm Kebakaran Berbasis Internet Protocol beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan, mengalihmedia/format-kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Depok Pada tanggal : 15 Desember 2011 Yang menyatakan

( Arief Rosseno )


ABSTRAK

Nama

: Arief Rosseno

Program Studi

: Fisika

Judul

: Sistem Alarm Kebakaran Terintegrasi Berbasis Internet Protocol

Keselamatan manusia adalah faktor utama yang menjadi pertimbangan ketika terjadi kebakaran pada suatu bangunan, pabrik, atau di pada fasilitas umum seperti rumah sakit, pusat perbelanjaan dan lain-lain. Para penghuni bangunan tersebut harus mendapatkan informasi atau peringatan dini pada saat terjadi kebakaran. Peringatan dini atau yang secara umum dikenal dengan alarm harus dapat mendeteksi dengan baik agar penghuni yang berada di tempat kejadian memiliki waktu untuk segera melakukan evakuasi. Agar informasi kebakaran tersebut dapat diterima dengan oleh manusia, maka dirancanglah sebuah sistem alarm kebakaran terintegrasi yang dapat memberi informasi secara cepat dan tepat mengenai titik kebakaran yang terdeteksi.

Kata Kunci

: Fire Alarm, Protocol Modbus, Internet Protocol

xiii+48 halaman

; 48 gambar; 5 tabel

Daftar Acuan

: 10 (1996-2011)


ABSTRACT

Name

: Arief Rosseno

Studies Program

: Physics

Title

: Fire Alarm System Integrated Internet Protocol Based

Human safety is a major factor to be considered when there is a fire in a building, factory, or in the public facilities such as hospitals, shopping centers and others. The occupants of the building must obtain information or early warning in the event of fire. Early warning or that are generally known by the alarm should be able to detect the well to the inhabitants who were at the scene have the time for immediate evacuation. In order for fire information can be received by humans, then designed a fire alarm system integrated that can provide information quickly and precisely on the spot fires were detected.

Keywords

: Fire Alarm, Protocol Modbus, Internet Protocol

xiii+48 pages ; 48 pictures; 5 tables Bibliography : 10 (1996-2011)


DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.................................................................................... ii LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS............................................. iii LEMBAR PENGESAHAN.......................................................................... iv KATA PENGANTAR.................................................................................. v LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI................................................... vii ABSTRAK.................................................................................................... viii DAFTAR ISI................................................................................................. x DAFTAR GAMBAR.................................................................................... xii DAFTAR TABEL......................................................................................... xiv 1. BAB 1 PENDAHULUAN..................................................................... 1 1.1 Latar Belakang................................................................................ 1 1.2 Tujuan............................................................................................. 2 1.3 Batasan Masalah.............................................................................. 2 1.4 Metode Penelitian............................................................................2 1.5 Sistematika Penulisan...................................................................... 3 2. BAB 2 TEORI DASAR......................................................................... 5 2.1 Alarm Kebakaran............................................................................ 5 2.2 Alarm Kebakaran Berbasis Internet Protocol................................. 7 2.3 Sistem Otomasi Gedung Berbasis Internet Protocol...................... 8 2.3.1 Standarisasi Open Protocol.................................................... 8 2.4 Pengendali Mikro............................................................................ 10 2.5 Sensor Alarm Kebakaran................................................................ 11 2.5.1 Sensor Asap........................................................................... 11 2.5.2 Sensor Panas.......................................................................... 12 2.6 Modul Internet Protocol..................................................................13 2.7 Modbus............................................................................................ 15 2.7.1 Modbus IP.............................................................................. 16 2.8 Basic Compiler AVR...................................................................... 17 3. BAB 3 PERANCANGAN SISTEM..................................................... 18 3.1 Sistem Alarm Kebakaran.................................................................18 3.2 Pengendali Mikro ATMEGA128.................................................... 19 3.3 Sensor Asap dan Sensor Panas........................................................ 20 3.4 Manual Call.................................................................................... 22 3.5 Switch Reset.................................................................................... 22 3.6 Reset Sensor.................................................................................... 23 3.7 Alarm/Bel Kebakaran..................................................................... 23


3.8 Relay Sequence............................................................................... 24 3.9 Power Supply.................................................................................. 24 3.10 Modul IP......................................................................................... 25 3.11 Address Modbus............................................................................. 26 4. BAB 4 DATA DAN ANALISA............................................................ 27 4.1 Pengujian Sensor............................................................................ 28 4.2 Pengujian Reset Sensor................................................................... 31 4.3 Pengujian Manual Call................................................................... 32 4.4 Mikrontroler dan Modbus............................................................... 34 4.5 Sistem Keseluruhan......................................................................... 41 5. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN................................................. 47 DAFTAR ACUAN....................................................................................... 48 LAMPIRAN


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 3.12 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13

Sistem Alarm Kebakaran Konvensional................................ 5 Contoh wiring diagram fire alarm addressable.................... 6 Fire Alarm Nittan.................................................................. 7 Skema IP Base Fire Alarm IPDACT Honeywell.................. 8 Ideal IBMS............................................................................ 9 Contoh Standar BACnet....................................................... 9 Konfigurasi Pin ATMEGA128.............................................. 10 Sensor Asap dengan Memanfaatkan Sensor Cahaya............. 12 Ethernet Module Wiznet.........................................................13 Komunikasi Master Slave Modbus........................................ 15 Modbus IP.............................................................................. 17 Blok diagram kontrol sistem alarm kebakaran...................... 18 Skematik mikrokontroler....................................................... 20 Skema pemasangan sensor (a) paralel, (b) terpisah............... 21 Skema rangkaian pengkondisian sinyal................................. 21 Skema pemasangan flow switch atau manual call................. 22 Skema rangkaian flow switch / manual call...........................22 Skema rangkaian switch reset................................................ 22 Skema rangkaian reset sensor................................................ 23 Skema rangkaian alarm/bel kebakaran.................................. 23 Skema rangkaian relay sequence........................................... 24 Skema rangkaian power supply............................................. 24 Skema rangkaian modul IP................................................... 25 Perangkat Fire Alarm terpasang............................................ 27 Indikator sensor pada panel fire alarm.................................. 28 Pengujian sensor panas.......................................................... 29 Indikator detektor kebakaran yang aktif pada kontrol panel................................................................. 29 Pengujian Sensor Asap.......................................................... 30 Indikator detektor kebakaran yang aktif pada kontrol panel................................................................. 31 Me-reset sensor panas dan asap yang aktif........................... 32 Pengujian Manual Call/Flow Switch pada kondisi normal (off)................................................................32 Manual Call /Flow Switch aktif............................................. 33 Me-reset flow switch yang aktif............................................. 34 Jendela Modbus Poll.............................................................. 35 Pengaturan Modbus Poll sebagai Master...............................35 Jendela Modbus Poll alamat alat........................................... 36


Gambar 4.14 Pengaturan Modbus Poll sebagai penerima informasi kebakaran...............................................................37 Gambar 4.15 Jendela Modbus Poll sebagai penerima informasi kebakaran pada kondisi normal............................................................... 38 Gambar 4.16 Pengaturan Modbus Poll sebagai pengirim tindakan setelah terjadi kebakaran.................................................................... 39 Gambar 4.17 Pengaturan pengalamatan untuk perintah input..................... 40 Gambar 4.18 Modbus Poll memantau saat kondisi normal......................... 41 Gambar 4.19 Skema pengujian sistem secara keseluruhan......................... 42 Gambar 4.20 Tampilan pada modbus saat deteksi kebakaran..................... 42 Gambar 4.21 Tampilan Modbus Poll pada saat sensor mendeteksi kebakaran............................................................................... 43 Gambar 4.22 Tampilan Modbus Poll pada saat Flow Switch aktif............. 44 Gambar 4.23 Alarm dan kontak/relay aktif................................................. 45 Gambar 4.24 Tampilan aplikasi monitoring alarm kebakaran.................... 46 Gambar 4.25 Tampilan aplikasi ketika alat mendeteksi kebakaran.............46


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 2.3 Tabel 2.4 Tabel 3.1

Konfigurasi Pin ATMEGA 128............................................. 11 Perbandingan tipe - tipe Ethernet Module Wiznet................. 14 Modbus ASCII..................................................................... 16 RTU Framing........................................................................ 16 Pegalamatan Modbus pada Alat............................................ 26


BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Keselamatan manusia adalah faktor utama yang menjadi pertimbangan ketika terjadi kebakaran pada suatu bangunan, pabrik, atau di pada fasilitas umum seperti rumah sakit, pusat perbelanjaan dan lain-lain. Para penghuni bangunan tersebut harus mendapatkan informasi atau peringatan dini pada saat terjadi kebakaran. Peringatan dini kebakaran atau yang secara umum dikenal dengan fire alarm harus dapat mendeteksi dengan baik agar penghuni yang berada di tempat kejadian memiliki waktu untuk segera melakukan evakuasi[1]. Alarm secara umum dapat didefinisikan sebagai bunyi peringatan atau pemberitahuan[2]. Dalam istilah jaringan, alarm dapat juga didefinisikan sebagai pesan berisi pemberitahuan ketika terjadi penurunan atau kegagalan dalam penyampaian sinyal komunikasi data ataupun ada peralatan yang mengalami kerusakan (penurunan kinerja). Pesan ini digunakan untuk memperingatkan operator atau administrator mengenai adanya masalah (bahaya) pada jaringan. Alarm memberikan tanda bahaya berupa sinyal, bunyi, ataupun sinar. Alarm kebakaran otomatis pertama kali ditemukan pada tahun 1890 oleh Francis Robbins Upton. Kemudian George Andrew Darby menemukan detektor panas dan detektor asap pada tahun 1902 di Birmingham, Inggris. Sebelum alarm kebakaran otomatis ditemukan masyarakat di berbagai negara didunia memakai cara tradisional untuk memberitahukan peringatan kebakaran, seperti peluit, lonceng, kentongan, atau bahkan tembakan senjata ke udara. Kemudian pada tahun 1852 William F Channing menggunakan teknologi telegraf untuk menyampaikan informasi kebakaran ke markas pusat pemadam kebakaran. Menggunakan morse yang ditemukan oleh Samuel Morse dalam sistem telegram yang memadukan kode dengan teknologi, Channing membuat rencana elaborasi untuk menyalurkan sinyal dari pusat sistem pemerintah menuju stasiun pemadam kebakaran untuk memberitahu titik lokasi terjadinya kebakaran.


Sistem alarm kebakaran merupakan sistem yang di desain dan dibangun untuk mendeteksi adanya gejala kebakaran, untuk kemudian memberi peringatan dalam sistem evakuasi dan ditindak lanjuti secara otomatis maupun manual dengan sistem instalasi pemadam kebakaran. Sistem alarm kebakaran digunakan untuk sistem pengamanan pada gedung atau bangunan bertingkat yang terdiri dari beberapa kamar atau ruangan sehingga tidak memungkinkan untuk dikendalikan oleh beberapa orang. Sistem alarm kebakaran yang dirancang ini dapat terintegrasi dengan sistem lain pada Building Automation System[3].

1.2 Tujuan Membuat rangkaian modul alarm kebakaran untuk monitoring dan mengendalikan piranti input dan output yang terhubung ke database melalui internet protocol hingga dapat terintegrasi dengan sistem otomasi gedung (Building Automation System).

1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dari tugas akhir ini adalah mengenai pembuatan modul kontrol alarm kebakaran, yang kemudian dihubungkan melalui modul internet protocol (modbus IP) sehingga dapat terintegrasi ke dalam sistem otomasi gedung (BAS).

1.4 Metode Penelitian Metode penelitian yang akan dilakukan terdiri dari beberapa tahap antara lain: 1.4.1 Studi literatur Metode ini digunakan untuk memperoleh informasi tentang teori-teori dasar sebagai sumber penulisan skripsi. Informasi dan pustaka yang berkaitan dengan masalah ini diperoleh dari literatur, penjelasan yang diberikan dosen pembimbing, rekan-rekan mahasiswa, internet, data sheet, dan buku-buku yang berhubungan dengan tugas akhir penulis. 1.4.2 Perancangan dan pembuatan alat


Perancangan alat merupakan tahap awal penulis untuk mencoba memahami, menerapkan, dan menggabungkan semua literatur yang diperoleh maupun yang telah dipelajari untuk melengkapi sistem serupa yang pernah dikembangkan, dan selanjutnya penulis dapat merealisasikan sistem sesuai dengan tujuan. 1.4.3 Pengujian sistem Uji sistem ini berkaitan dengan pengujian alat serta pengambilan data dari alat yang telah dibuat. 1.4.4 Analisa Metode ini merupakan pengamatan terhadap data yang diperoleh dari pengujian

alat

serta

pengambilan

data.

Setelah

itu

dilakukan

penganalisisan sehingga dapat ditarik kesimpulan dan saran-saran untuk pengembangan lebih lanjut.

1.5 Sistematika penulisan Sistematika penulisan skripsi

ini terdiri dari bab-bab yang memuat

beberapa sub-bab. Untuk memudahkan pembacaan dan pemahaman maka tugas akhir ini dibagi menjadi beberapa bab yaitu:

Bab 1 Pendahuluan Pendahuluan berisi latar belakang, permasalahan, batasan masalah, tujuan penulisan, metode penulisan dan sistematika penulisan dari tugas akhir ini.

Bab 2 Teori Dasar Teori dasar berisi landasan-landasan teori sebagai hasil dari studi literatur yang berhubungan dalam perancangan dan pembuatan alat (hardware) serta pembuatan program (software).

Bab 3 Perancangan Sistem Pada bab ini akan dijelaskan secara keseluruhan sistem kerja dari semua perangkat kontrol (hardware) dan program penghubung (software).


Bab 4 Pengujian dan Analisa Data Bab ini berisi tentang fungsi kerja alat sebagai hasil dari perancangan sistem. Pengujian akhir dilakukan dengan menyatukan seluruh bagian-bagian kecil dari sistem untuk memastikan bahwa sistem dapat berfungsi sesuai dengan tujuan awal. Setelah sistem berfungsi dengan baik maka dilanjutkan dengan pengambilan data untuk memastikan kapabilitas dari sistem yang dibangun.

Bab 5 Penutup Penutup berisi kesimpulan yang diperoleh dari pengujian sistem dan pengambilan data selama penelitian berlangsung. Selain itu juga penutup memuat saran untuk pengembangan lebih lanjut dari penelitian ini baik dari segi perangkat keras (hardware) dan program (software).


BAB 2 TEORI DASAR

2.1 Alarm Kebakaran Sistem alarm kebakaran merupakan sistem yang dirancang agar dapat mengetahui posisi titik api berasal dan memberikan peringatan kepada seluruh penghuni sebuah gedung. Sistem ini adalah kerja sinergis antara sensor kebakaran dan indikator penanda kebakaran. Sistem alarm kebakaran yang umum ada dua jenis, yaitu konvensional dan addressable[4].

 Sistem Alarm Kebakaran Konvensional Sistem alarm kebakaran konvensional telah dirancang sejak prinsip elektronika dirasa cukup untuk mengatasi pendeteksian kebakaran. Sistem ini mengunakan prinsip sambungan langsung antara masing - masing sensor atau kumpulan beberapa sensor dalam satu zona dengan indikator pemadam. Suatu rangkaian (kumpulan dari beberapa sensor) yang dipasang secara paralel dan dihubungkan dengan sistem kontrol, seperti gambar dibawah ini.

Gambar 2.1 Sistem Alarm Kebakaran Konvensional


Sistem konvensional ini murah dan mudah diterapkan untuk bangunan kecil atau gedung yang memiliki zona pengamanan titik api yang tidak terlalu luas. Namun jika diterapkan pada zona yang besar, maka pengkabelan menuju kontrol utama akan sangat panjang dan tidak efisien. Kelemahan utama dari sistem konvensional ini adalah seseorang tidak bisa tahu persis mana perangkat yang aktif, hanya zona nya saja. Kebakaran mungkin terjadi pada satu area kecil, tetapi indikator darurat hanya bisa mengetahui zona yang lebih besar saja.

 Addressable Alarm kebakaran jenis ini adalah jenis alarm paling canggih dan paling akurat untuk mengetahui letak titik api. Setiap sensor memiliki alamat tersendiri dan terkoneksi dengan jalur data. Sehingga lebih detail mengetahui posisi sensor yang sedang aktif. Informasi yang diterima dari detektor akan diteruskan ke panel kontrol yang selanjutnya akan diproses. Kekurangan dari sistem ini adalah harga alarm kebakaran addressable jauh lebih mahal dibandingkan dengan alarm kebakaran konvensional. Karena setiap titik memiliki alamat sendiri. Gambar dibawah ini adalah salah satu contoh wiring diagram dari sistem alarm kebakaran addressable.

Gambar 2.2 Contoh wiring diagram fire alarm addressable


 Semi Addressable Sistem alarm kebakaran semi addressable merupakan pengabungan dari sistem alarm kebakaran konvensional dan alarm kebakaran addressable. Untuk menengahi harga sensor addresable yang jauh tinggi maka ada yang disebut zone control. Diperlukan sebuah perangkat yang mendukung alamat dan koneksi dengan sensor alarm kebakaran konvensional, sehingga harga implementsi lebih murah dan dapat menekan biaya instalasi. Gambar dibawah ini merupakan contoh sistem alarm kebakaran dari nittan, yang memiliki ketiga jenis sistem tersebut dan dapat di koneksikan menjadi sebuah Building Automation System.

Gambar 2.3 Fire Alarm Nittan

2.2 Alarm Kebakaran Berbasis Internet Protocol Alarm

kebakaran

diimplemetasikan

sejak

berbasis lama.

sambungan

kabel

Pengimplementasian

telepon

alarm

telah

kebakaran

menggunakan sambungan telepon kabel memperlambat pengiriman data pada saat terjadi kebakaran selama 1 menit. Hal ini menyebabkan diperlukannya pengiriman data yang lebih cepat, dan digunakanlah Internet Protocol sebagai solusinya. Fire Alarm Internet Protocol Base merubah data - data yang terdapat pada panel alarm kebakaran menjadi data - data yang dapat dikirimkan melalui jaringan Internet Protocol. Hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan pengamanan. Sebagai contoh Honeywell salah satu perusahaan Building Automation System meluncurkan IP Base Fire Alarm yang bernama IPDACT.


Gambar 2.4 Skema IP Base Fire Alarm IPDACT Honeywell

2.3 Sistem Otomasi Gedung Berbasis Internet Protocol Kemajuan teknologi Internet Protocol memungkinkan akses informasi disebarkan lebih luas dengan bermacam media. Ditambah lagi dengan kemajuan media yang sudah sangat pesat. Internet Protocol (IP) sudah bukan hanya di akses lewat komputer lagi tetapi sudah bisa lewat perangkat seperti handphone maupun handheld pc. Untuk dapat berkomunikasi antar vendor harus ada perjanjian protokol yang dipakai bersama yang disebut open protocol. Sejak adanya open protocol,

menjadikan

support

semakin

luas

karena

publik

berhak

mengembangkan Building Automation System masing - masing sesuai pasarnya.

2.3.1 Standarisasi Open Protocol Pada perkembangan dan tuntutan dunia building automation, maka open protocol menjadi sebuah kebutuhan. Hal ini dikarenakan tuntutan pasar yang sangat tinggi sehingga tidak dapat di penuhi oleh satu vendor saja.


Gambar 2.5 Ideal IBMS

Ada beberapa open protocol yang ada saat ini (2011). Semua harus mengikuti cara berkomunikasi yang sama sehingga produk lain dapat “berbicara” dengan bahasa yang sama.

Gambar 2.6 Contoh Standar BACnet

Salah satu contoh protocol standar ISO adalah BACnet yang unggul dalam building terutama HVAC. Selain itu, ada juga Lonwork yang unggul dengan protokol yang sudah di-embed dalam bentuk IC. Dalam penelitian ini yang akan digunakan adalah protokol modbus, sehingga protokol Modbus akan lebih dijelaskan lebih mendalam.


2.4 Pengendali Mikro AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang ditingkatkan. Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock[5]. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, dual serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. Mikrokontroller keluarga AVR Atmega128 memiliki fitur sebagai berikut: 128K bytes of In-System Programmable Flash with Read-While-Write capabilities, 4K bytes EEPROM, tersedia pula untuk Pulse Modulation Width (PWM) dan timer. Berikut ini adalah konfigurasi pin ATMEGA 128.

Gambar 2.7 Konfigurasi Pin ATMEGA128


Tabel 2.1 Konfigurasi Pin ATMEGA 128 VCC

Digital Supply voltage

GND

Ground

Port A (PA7...PA0) 8 bit Bi-directional I/O dengan resistor pull-up internal. Port B (PB7...PB0)

8 bit Bi-directional I/O dengan resistor pull-up internal.

Port C (PC7...PC0)


Port D (PD7...PD0) 8 bit Bi-directional I/O dengan resistor pull-up internal. Port E (PE7...PE0)


Port F (PF7...PF0)

Dapat digunakan sebagai A/D Converter. 8 bit Bidirectional I/O dapat digunakan jikaA/D Converter tidak digunakan.

Port G (PG4...PG0) 8 bit Bi-directional I/O dengan resistor pull-up internal. Reset XTAL1

Input untuk inverting oscillator amplifier dan Input untuk internal clock operating circuit.

XTAL2

Output dari inverting oscillator amplifier

AVCC

Supply tegangan untuk A/D Converter.

AREF

Pin referensi untuk A/D Converter.

PEN

Programming enable pin untuk mode pemograman serial

2.5 Sensor Alarm Kebakaran Dalam sebuah sistem alarm kebakaran, dimanfaatkan beberapa sensor yang mampu mendeteksi titik api berasal[6]. Titik api dapat diketahui melalui perubahan suhu ruangan atau asap yang muncul dari titik api. Berikut ini adalah beberapa jenis sensor alarm kebakaran.

2.5.1 Sensor Asap (Smoke Detector) Terdapat dua jenis cara kerja sensor dalam mendeteksi asap, yaitu dengan menggunakan photoelectric sensor dan ionization sensor. Sensor asap yang menggunakan sensor cahaya (photoelectric sensor) memanfaatkan cahaya untuk mendeteksi asap yang mucul dari titik api.


Dalam keadaan normal, cahaya dari sumber cahaya pada detektor menyala lurus, sehingga tidak menyentuh detektor asap. Apabila sensor cahaya yang ada di dalam detektor kebakaran terhalang oleh adanya asap, maka cahaya akan berbelok ke arah sensor cahaya. Sensor cahaya biasanya hanya peka pada asap yang pekat. Selama sensor cahaya belum benar-benar terhalang oleh asap, alarm tidak akan berbunyi.

Gambar 2.8 Sensor Asap dengan Memanfaatkan Sensor Cahaya

Ionization Sensor merupakan bagian dari photoelectric sensor. Sensor ini menghasilkan kesalahan yang lebih besar daripada sensor asap menggunakan photoelectric sensor. Sensor ini mendeteksi partikel dari asap yang terlalu kecil untuk dilihat. Sensor ini menggunakan 37 kBq atau 1 µCi bahan radioaktif americium-241 (Am) yang sesuai dengan 0.3 µg isotop. Radiasi melewati ruang ionisasi, udara dalam ruangan akan terisi diantara dua plat elektroda, dan menghasilkan arus yang kecil dan tetap melewati kedua elektroda tersebut. Setiap asap yang masuk ke dalam ruangan akan mengabsorsi parikel alpha yang akan mengurangi ionisasi dan memutus arus antara dua elektroda dan mengaktifkan alarm.

2.5.2 Sensor Panas (Heat Detector) Detektor panas (Heat Detector) ada dua macam yaitu ROR Detector dan Fixed Heat Detector. ROR (Rate of Rise) akan bekerja berdasarkan suatu kontak


mekanik (switch), yang dikontrol oleh dua jenis logam (bimetal) yang dibentuk sedemikian rupa, sehingga switch selalu dalam keadaan OFF bila kondisi normal. Apabila detektor menerima panas sampai titik yang telah ditentukan maka bimetal akan memuai, sehingga switch akan ON dan ini berarti detektor sedang mendeteksi panas. Selain cara kerja seperti diatas detektor ini juga akan langsung aktif ON bila kenaikan lebih dari 10 derajat celsius per menit tanpa menunggu temperatur mencapai titik yang telah ditentukan (rate of rise).Untuk ruangan yang sudah cukup panas ROR tidak cocok digunakan karena mudah terjadi false alarm. Detektor panas tetap (Fixed Heat Detector) bekerja berdasarkan kontak mekanik (switch), dimana suatu penahan yang diletakkan dengan bahan perekat khusus, akan membuat switch selalu dalam keadaan OFF bila kondisi normal. Apabila detektor menerima panas pada titik yang telah ditentukan maka bahan perekat tersebut akan mencair yang mengakibatkan penahan otomatis lepas sehingga membuat switch berubah ke posisi ON, dan ini berarti detektor mendeteksi panas. Perubahan switch dari posisi OFF ke posisi ON akan segera diteruskan ke panel sebagai indikasi kebakaran. Jenis bahan perekat yang dipakai akan menentukan pada temperatur /suhu berapa detektor akan mulai aktif, jadi titik temperatur kerjanya,selalu tetapi tidak dipengaruhi oleh kecepatan kenaikan temperatur / suhu.

2.6 Modul Internet Protocol Modul internet protocol yang digunakan Ethernet Module Wiznet adalah modul antarmuka komunikasi antara Ethernet dengan mikrokontroler atau mikroproessor yang dikeluarkan oleh Wiznet. Ethernet Module Wiznet menggunakan W5100 sebagai chip Ethernet Controller.

Gambar 2.9 Ethernet Module Wiznet


Wiznet mengeluarkan 3 tipe Ethernet Module Wiznet yaitu: WIZ810MJ, WIZ811MJ, dan WIZ812MJ. Perbedaan antara 3 tipe Ethernet Module Wiznet dapat dilihat pada Tabel 2.4 berikut.

Tabel 2.2 Perbandingan tipe - tipe Ethernet Module Wiznet


2.7 MODBUS

Gambar 2.10 Komunikasi Master Slave Modbus.

Modbus adalah protokol komunikasi serial yang diterbitkan oleh Modicon pada tahun 1979 untuk digunakan pada programmable logic controller (PLC). Sederhana dan kuat, sejak itu menjadi salah satu standar protokol komunikasi di industri. Modbus memungkinkan untuk komunikasi antara banyak perangkat (sekitar 240) yang terhubung ke jaringan yang sama, misalnya sistem yang mengukur suhu dan kelembaban dan mengkomunikasikan hasilnya ke komputer. Modbus sering digunakan untuk menghubungkan komputer pengawasan dengan unit terminal jarak jauh (RTU) di kontrol pengawasan dan akuisisi data (SCADA) sistem. Pengembangan dan update protokol Modbus dikelola oleh Organisasi Modbus, yang terbentuk dari pengguna independen dan pemasok perangkat sesuai Modbus. Ada beberapa jenis protokol modbus. Perbedaannya adalah pada jenis data yang ditukarkan. Modbus ascii (menggunakan karakter ascii), Modbus RTU (menggunakan data biner langsung). Urutan data yang dipertukarkan seperti berikut.


Tabel 2.3 Modbus ASCII

Tabel 2.4 RTU Framing

Pertukaran data pada modbus menggunakan perjanjian alamat. Ada 3 jenis alamat coil (output), Input dan holding register. Untuk lebih detailnya bisa merujuk ke referensi[7].

2.7.1 MODBUS IP Modbus IP merupakan penyesuaian protokol modbus agar data dapat dialirkan melalui media ethernet[8]. Secara content protokol data yang dipertukarkan sama. Proses ini diperlukan karena untuk dapat mengirim data melalui ke jaringan IP, koneksi yang di buat harus sesuai dengan Internet Protocol standar. Modbus bisa jalan di kanal UDP karena sifatnya mirip dengan koneksi serial biasa yang tidak memerlukan konfirmasi dari penerima terlebih dahulu. Untuk kepentingan konversi protokol modbus IP terdapat versi RTU (Modbus RTU Over IP) dan ascii (modbus ASCII Over IP), selain murni modbus IP sendiri. Keunggulan modbus IP adalah penggunaan koneksi kabel yang tergabung dalam kabel data ethernet dan untuk transmisi jarak jauh dapat menggunakan kabel serat optik. Gambar 2.8 menunjukan bagaimana protokol modbus di pack ke dalam protokol IP.


Gambar 2.11 Modbus IP

2.8. Basic Compiler AVR Pada dasarnya setiap mikrokontroler memiliki bahasa dasar atau ASSEMBLER yang khusus diperuntukkan baginya. Begitu-pun dengan AVR. Namun biasanya bahasa ASSEMBLER AVR lebih rumit untuk dipelajari dibandingkan dengan bahasa yang tingkatannya lebih tinggi, seperti bahasa “Basic” ataupun bahasa “C”. Bascom AVR adalah sebuah tool compiler yang digunakan untuk pengembangan atau pembuatan program yang akan ditanamkan pada mikrokontroller keluarga AVR. Bahasa pemograman yang digunakan adalah basic. Basic adalah bahasa tingkat tinggi yang cepat, handal, dan mudah. Bahasa pemograman basic lebih sering digunakan pada mikrokontroller keluarga AVR karena kompatibel dengan mikrokontroller jenis AVR.


BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

3.1 Sistem Alarm Kebakaran Sistem alarm kebakaran yang akan digunakan adalah sistem semi addressable. Sistem semi addressable merupakan gabungan dari sistem konvensional dan addresssable. Piranti kontrol semi addressable adalah sistem addressable. Sedangkan piranti input dan output nya menggunakan sistem konvensional. Dengan demikian biaya implementasi sistem semi addressable lebih rendah dari sistem addressable, tetapi bisa mendeteksi titik kebakaran lebih baik dari pada sistem konvensional. IP Module

Smoke & Heat Detector

Signal Conditioning

Flow Switch

Signal Conditioning

µc

Switch Reset

Power Supply

Driver Relay

Relay

Alarm

Driver Relay

Relay

Sequencing

Driver Relay

Relay

Sensor

Power AC

BackUp Battery

Gambar 3.1 Blok diagram kontrol sistem alarm kebakaran


Sistem alarm kebakaran ini terbagi menjadi tiga bagian besar, yaitu input, pengendali mikro, dan output. Piranti input disini adalah piranti - piranti yang memberikan masukan ke panel kontrol. Piranti input ini ada yang bekerja secara otomatis, seperti pendeteksi asap dan pendeteksi panas. Sedangkan piranti input yang bekerja secara manual adalah titik panggil manual atau flow switch, dan switch reset yang berfungsi untuk me-reset sensor. Pengendali mikro adalah piranti yang akan memproses masukan dan keluarannya. Piranti output adalah bagian yang akan memberitahukan kepada orang-orang ketika terjadi kebakaran. Bagian output ini terdiri dari alarm, output untuk integrasi ke sistem lain, dan output yang terakhir adalah untuk reset sensor. Setiap panel kontrol memiliki alamat (address) sendiri. Panel kontrol tersebut diletakan pada zona yang mencakup beberapa detektor panas dan asap. Misalkan pada satu lantai gedung dibagi menjadi 2 atau 3 zona. Dan setiap panel kontrol pada setiap zona memiliki alamat yang berbeda sehingga bisa di ketahui zona mana yang mendeteksi adanya kebakaran.

3.2 Pengendali Mikro Atmega128 Pengendali mikro yang digunakan adalah ATmega128. Atmega 128 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya-rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Atmega 128 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk mengoptimasi komsumsi daya versus kecepatan proses. ATmega128 memiliki kemampuan lebih besar dibandingkan jenis-jenis Atmega yang lain, yaitu 128 KB ISP Flash Memory, 4K EEPROM, 4K internal SRAM dan memiliki 5 port I/O. Port C digunakan untuk input dari pengkondisi sinyal detektor kebakaran. Port A digunakan untuk input dari manual call / flow switch. Port D digunakan sebagai output ke relay yang kemudian dihubungkan ke alarm/bel kebakaran, reset sensor dan sequensing. Switch reset menggunakan port F.


IC1MC J1MC VCC

2 4 6 8 10

1 3 5 7 9 R2M C ISPPROG PB1 1K R3MC VCC 4K7

VCC

VCC R1MC 1K

PE0 RST SCK PE1 SCK PEN

R4MC 10K S1MC RST RESET

C4MC 100NF

C5MC LED1MC VCC DISP

XTAL1 20PF C6MC

XC1MC 16Mhz XTAL2

20PF AREV C2MC C1MC 100nF

VCC 100nF C3MC VCC

PEN PE0 PE1 PE2 PE3 PE4 PE5 PE6 PE7 PB0 SCK PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PG3 PG4 RST VCC GND XTAL2 XTAL1 PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

PEN PE0(RXD0/PD1) PE1(TXD0/PD0) PE2(XCK0/AINO) PE3(OC3A/AIN1) PE4(OC3B/INT4) PE5OC3C/INT5) PE6(T3/INT6) PE7(ICP3/INT7) PB0(SS) PB1(SCK) PB2(MOSI) PB3(MISO) PB4(OC0) PB5(OC1A) PB6(OC1B) PB7(OC2/OC1C) PG3(TOSC2) PG4(TOSC1) RESET VCC GND XTAL2 XTAL1 PD0(SCL/INT0) PD1(SDA/INT1) PD2(RXD1/INT2) PD3(TXD1/INT3) PD4(ICP1) PD5(XCK1) PD6(T1) PD7(T2)

AVCC GND AREV (ADC0)PF0 (ADC1)PF1 (ADC2)PF2 (ADC3)PF3 (ADC4/TCK)PF4 (ADC5/TMS)PF5 (ADC6/TD0)PF6 (ADC7/TDI)PF7 GND VCC (AD0)PA0 (AD1)PA1 (AD2)PA2 (AD3)PA3 (AD4)PA4 (AD5)PA5 (AD6)PA6 (AD7)PA7 (ALE)PG2 (A15)PC7 (A14)PC6 (A13)PC5 (A12)PC4 (A11)PC3 (A10)PC2 (A9)PC1 (A8)PC0 (RD)PG1 (WR)PG0

64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33

AVCC GND AREV PF0 PF1 PF2 PF3 PF4 PF5 PF6 PF7 GND VCC PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 PG2 PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 PG1 PG0

100nF AT-MEGA128 (MAINCONTROLLER)

Gambar 3.2 Skematik mikrokontroler

3.3 Sensor Asap dan Sensor Panas Detektor kebakaran menggunakan prinsip relay yaitu sifat dasar dari sensor konvensional. Saat nilai hambatan dalam sensor turun maka set point akan tercapai, sehingga timbul arus listrik yang disebut action current. Besar nilai action current berkisar 120 - 240mA mampu untuk mengendalikan coil dari relay.

(a)


(b)

Gambar 3.3 Skema pemasangan sensor (a) paralel, (b) terpisah

INRL1

PA7 SW17IN

RL1IN

INRL2 R17IN RES1

VCC

Gambar 3.4 Skema rangkaian pengkondisian sinyal Saat kondisi idle, arus yang dikeluarkan detektor sangat kecil. Besar arus yang dikeluarkan mencapai orde micro ampere (µA) sehingga tidak mungkin untuk menngendalikan coil relay.


3.4 Manual Call

Gambar 3.5 Skema pemasangan flow switch atau manual call Ketika breakglass dioperasikan, terjadi rangkaian tertutup yang membuat tahanan end of line terhubung paralel dengan tahanan pada breakglass dan menjadikan tahanan pada rangkaian berkurang sehingga arus yang mengalir bertambah menjadi lebih besar dari keadaan normal, dan keadaan ini ditafsirkan sebagai keadaan alarm oleh panel. Begitu juga ketika pendeteksi panas dan pendeteksi asap teraktifasi, atau terjadi hubungan singkat pada rangkaian.

INOP1

R1IN 470 COM1

VCC

R9IN 4K7 OP1IN IN1

PC0 SW9IN

Gambar 3.6 Skema rangkaian flow switch / manual call 3.5 Switch Reset

Gambar 3.7 Skema rangkaian switch reset


Setelah alarm aktif maka seluruh piranti pendeteksi kebakaran diset ulang, dan panel dibebaskan dari keadaan alarm aktif. Jika satu piranti pendeteksi masih mengeluarkan alarm setelah sistem di-set ulang, seperti pendeteksi asap terus mendeteksi asap, atau manual pull station masih pada posisi aktif, alarm yang lain akan terpicu. Jadi untuk me-set ulang sistem membutuhkan keadaan yang benarbenar bersih.

3.6 Reset Sensor Rangkaian ini adalah output dari rangkaian switch reset. Rangkaian ini men-set ulang sensor setelah alarm kebakaran aktif. RESET

PE5 PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7

2 3 4 5 6 7 8 9

D9O 1N4003

OC C 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D

RST1

+24

IC2O 1 11

RL9O

IC6O 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q

19 18 17 16 15 14 13 12

1 2 3 4 5 6 7 8 9

74ALS573

IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 GND

OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 COM

18 17 16 15 14 13 12 11 10

OUT9 OUT10 OUT11 OUT12 OUT13 OUT14 OUT15 OUT16 +24

OUT9

RST2 RST3

+24 D10O 1N4003

RL10O

OUT10

RST4

ULN2803

Gambar 3.8 Skema rangkaian reset sensor

3.7 Alarm/Bel Kebakaran Masukan dari detektor alarm dan manual call akan diproses oleh mikrokontroler yang kemudian akan digunakan untuk mengaktifkan coil relay. Alarm/bel pada kondisi normal (off) terhubung ke ground. Ketika coil relay aktif maka akan mengubah posisi alarm ke kondisi aktif (on). Untuk menonaktifkan alarm/bel maka detektor kebakaran dan manual call harus di-reset seperti pembahasan pada subbab sebelumnya. ALRM1

+24 D1O 1N4003

IC1O PE4 PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7

1 11 2 3 4 5 6 7 8 9

OC C 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D 74ALS573

RL1O

IC5O 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q

19 18 17 16 15 14 13 12

1 2 3 4 5 6 7 8 9



18 17 16 15 14 13 12 11 10


OUT1 +24 ALRM2

+24 D2O 1N4003

RL2O

OUT2

ULN2803

Gambar 3.9 Skema rangkaian alarm/bel kebakaran


+24

3.8 Relay Sequence Relay sequence dipergunakan untuk mengendalikan sistem - sistem lain yang terintegrasi. Sebagai contoh bila ada deteksi kebakaran maka PLN dan elevator harus dimatikan, maka relay sequence akan mengeksekusi perintah tersebut. SEQUENSIAL IC3O PE6 PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7

1 11 2 3 4 5 6 7 8 9

COM1

+24 D17O 1N4003

OC C

RL17O

IC7O

1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D

1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q

19 18 17 16 15 14 13 12

74ALS573

1 2 3 4 5 6 7 8 9



18 17 16 15 14 13 12 11 10


OUT17

NC1 NO1 COM2

+24 D18O 1N4003

OUT18

ULN2803

RL18O

NC2 NO2

Gambar 3.10 Skema rangkaian relay sequence

3.9 Power Supply Nilai tegangan input yang digunakan adalah 24 volt dc. Kemudian nilai tegangan tersebut dikonversi menjadi 5 volt dan 3,3 volt. Tegangan 5 volt adalah sumber tegangan mikrokontroler, optocoupler dan beberapa komponen lainnya. Sedangkan 3,3 volt adalah nilai sumber tegangan modul IP Wiznet. Selain itu tegangan 24 volt juga digunakan untuk sumber tegangan relay dan beberapa komponen lain yang terkait.

Gambar 3.11 Skema rangkaian power supply


3.10 Modul IP Modul IP yang digunakan adalah Ethernet Module Wiznet, yaitu modul antarmuka komunikasi antara Ethernet dengan mikrokontroler atau mikroproessor yang dikeluarkan oleh Wiznet. Ethernet Module Wiznet menggunakan W5100 sebagai chip Ethernet Controller. Tipe yang dipakai adalah WIZ811MJ. Berikut beberapa fitur yang terdapat pada modul IP Wiznet tipe WIZ811MJ. 

Mendukung 10/100 Base TX



Mendukung operasi half / full duplex



Mendukung auto-negotiation dan auto cross-over deteksi



IEEE 802.3/802.3u



Beroperasi 3.3V dengan 5V I / O toleransi sinyal



Termasuk Hardware Internet protokol: TCP, IP Ver.4, UDP, ICMP, ARP, PPPoE, IGMP



Termasuk Hardware Ethernet protokol: DLC, MAC



Mendukung MCU bis Interface dan SPI Antarmuka WIZ1 PB2 PB3

3V3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

WIZ811MJ

MOSI MISO D1 D0 D3 D2 D5 D4 D7 D6 GND 3V3 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 NC

3V3 /RESET SCLK /SCS /WR /RD /CS /INT GND GND A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 GND GND

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

3V3

PB5 PB1 PB0 PB4

D1MC 3V3 3 CPS5MC CPS2MC 100nF

REG2MC SJ1117

+3V3

2 CPS6MC 100uF/25V

CPS3MC 100nF

1

100u/25V

Vin

GND

VCC

Gambar 3.12 Skema rangkaian modul IP


3.11 Address Modbus Alat ini dirancang sebagai modbus slave yang akan selalu dipantau oleh modbus master. Pengalamatan modbus pada perangkat dilakukan dengan dengan cara susunan sebagai berikut. Pengalamatan alat disimpan pada holding register yang dapat diakses pada alamat 40001 - 50000. Tabel 3.1 Pegalamatan Modbus pada Alat Alamat

Alias

Nilai

40000

ID

74

40001

IP Gateway

192

40002

168

40003

2

40004

1

40005

IP Module

192

40006

168

40007

2

40008

20

40009

Subnet Mask

255

40010

255

40011

255

40012

0

40013 40014

Mac Address

74 16


40015

32

40016

48

40017

64

40018

80

40019

Port

38

40020

Reset IP=15

1000

40021

Reset=9

1000


BAB 4 DATA DAN ANALISA

4.1 Pengujian Sensor Perangkat alarm kebakaran yang telah dirancang diuji coba dengan mengaktifkan sensor panas dan sensor asap. Selanjut nya dicoba mengatur ulang kedua sensor tersebut ke kondisi normal. Pengujian ini dilakukan beberapa kali pada sensor yang berbeda untuk memastikan tidak ada kesalahan pada controller.

Gambar 4.1 Perangkat Fire Alarm terpasang


Pada panel fire alarm terdapat indikator untuk menunjukkan sensor-sensor yang aktif, switch reset untuk me-reset sensor, dan manual call / flow switch. Setiap indikator berfungsi untuk menunjukan sub-zone yang aktif. Pada pengujian kali ini sensor panas dan asap terletak pada sub-zone no 2.

Gambar 4.2 Indikator sensor pada panel fire alarm

Pengujian pertama alat ini dilakukan terhadap sensor panas (heat detector). Pengujian ini menggunakan api dari korek gas dan didekatkan ke sensor seperti yang terlihat pada gambar 4.3. Panas yang dipancarkan oleh api mengakibatkan sensor mendeteksi panas mencapai titik set poin sehingga mengalir arus yang akan menjadi pemicu agar alat ini aktif.


Gambar 4.3 Pengujian sensor panas

Saat panas dideteksi oleh sensor, alarm/bel kebakaran aktif dan LED indikator berhasil menyala menandakan aktifnya alarm. Hal ini dapat dilihat pada gambar 4.4 dengan menyalanya LED indikator pada sub-zone 2 menunjukkan bahwa alat ini bekerja dengan baik.

LED Indikator Sensor Aktif

Gambar 4.4 Indikator detektor kebakaran yang aktif pada panel kontrol


Pengujian selanjutnya adalah pengujian sensor asap. Asap sebagai simulasi untuk titik api dihasilkan dengan bantuan kertas yang dibakar dan dimatikan. Sensor asap terletak pada sub-zone 2 sama seperti sensor panas.

Gambar 4.5 Pengujian Sensor Asap

Saat sensor mendeteksi asap alarm/bel kebakaran aktif dan LED indikator berhasil menyala menandakan aktifnya alarm yang dibuat. Hal ini menunjukkan bahwa alat ini bekerja dengan baik.


LED Indikator Sensor Aktif

Gambar 4.6 Indikator detektor kebakaran yang aktif pada kontrol panel

4.2 Pengujian Reset Sensor Setelah sensor panas dan sensor asap mendeteksi titik api, maka alarm/bel kebakaran aktif. Untuk mengatur agar alarm yang telah aktif kembali ke kondisi normal atau sebelum terjadi kebakaran maka ditekan tobol reset pada perangkat fire alarm. Sensor asap dan sensor panas yang aktif kemudian di-reset, indikator LED off terlihat pada gambar 4.7.


Switch reset di tekan dan LED Indikator off

Gambar 4.7 Me-reset sensor panas dan asap yang aktif

4.3 Pengujian Manual Call Pengujian manual Call / flow switch dilakukan dengan menekan tombol flow switch pada panel kebakaran. Manual call / flow switch terletak pada subzone 3. Gambar 4.8 menunujukkan pengujian manual Call / flow switch.

Gambar 4.8 Pengujian Manual Call / Flow Switch pada kondisi normal (off)


Gambar 4.9 Manual Call / Flow switch aktif

Gambar diatas memperlihatkan manual Call / flow switch yang telah diaktifkan. Manual Call / flow switch yang aktif juga terlihat pada indikator panel fire alarm. Kemudian Manual Call diset ulang ke kondisi awal dengan menekan tombol switch reset pada panel fire alarm seperti pada gambar 4.10.


Manual Call aktif yang akan di-reset

Gambar 4.10 Me-reset flow switch yang aktif

4.4 Mikrokontroler dan Modbus Pengujian protokol Modbus TCP/IP dilakukan dengan bantuan software Modbus Poll. Software Modbus Poll sebagai master dan alat ini sebagai slave. Modbus Poll akan selalu memantau alat agar dapat mengetahui saat alat mengirimkan data kepada master ketika terjadi kebakaran.


Gambar 4.11 Jendela Modbus Poll

Sebelum melakukankan tes koneksi, terlebih dahulu dilakukan setting Modbus Poll Master disesuaikan dengan setting alat yang akan dituju seperti menentukan alamat alat yang akan dipantau, ID alat, banyaknya data yang diambil, dan waktu pengambilan (scan rate) data dari alat.

Gambar 4.12 Pengaturan Modbus Poll sebagai Master


Pada gambar 4.12 pengaturan Slave ID disesuaikan dengan ID alat yaitu 74, sesuai dengan ID alat yang sudah dirancang dan dijelaskan pada bab 3. Perintah alat dilakukan pada holding register dimulai dengan alamat 40000 hingga 40021, ini diatur pada field quantity sejumlah 22. Scan rate (waktu perintah) dilakukan selama 1000ms. Kemudian setelah koneksi berhasil maka informasi tentang alat akan terlihat pada jendela Modbus Poll (Gambar 4.13).

Gambar 4.13 Jendela Modbus Poll alamat alat

Pengaturan pengalamatan pada Modbus Poll sesuai dengan alamat perangkat dan untuk alias hanya penanda isi dari alamat. Sebagai contoh alamat 40001 – 40004, dengan alias IP Gateway yang bernilai 192.162.2.1. Kemudian pada halaman Modbus Poll baru di-set untuk mengetahui informasi yang dikirim oleh perangkat saat terjadi kebakaran. Slave ID yang dituju sama seperti sebelumnya yaitu 74, function dirubah menjadi Read Discrete Inputs karena Modbus akan menerima informasi dari alat berupa pemberitahuan terjadi kebakaran. Quantity untuk alamat yang dibaca berjumlah 16 alamat, 8 dari sensor dan 8 dari flow switch. Perintah alamat dimulai dari alamat 20000 – 20015.


Gambar 4.14 Pengaturan Modbus Poll sebagai penerima informasi kebakaran

Pengaturan pengalamatan untuk perintah input sesuai dengan yang terdapat pada pengalamatan alat (gambar 4.15). Pada alamat 20000 – 20007 untuk perintah sensor sedangkan alamat 20008 – 20015 untuk perintah flow switch. Alamat diisi dengan data 0 atau 1 yang menandakan terjadi kebakaran atau tidak. Data 0 berarti dalam kondisi normal sedangkan data 1 menandakan ada kebakaran.


Gambar 4.15 Jendela Modbus Poll sebagai Penerima Informasi Kebakaran Pada Kondisi Normal

Kemudian satu jendela Modbus Poll untuk menginstruksikan tindakan yang harus dilakukan setelah terjadi kebakaran (Gambar 4.16). Slave ID yang dituju sama seperti sebelumnya yaitu 74, function dirubah menjadi Read Discrete Inputs karena Modbus akan megirim informasi menuju alat berupa tindakan setelah terjadi kebakaran terjadi kebakaran. Quantity untuk alamat yang dibaca berjumlah 40 alamat, 8 untuk alarm, 8 untuk kontak/relay, 8 untuk status LED, 8 untuk reset protocol, 8 untuk reset alat. Perintah alamat dimulai dari alamat 00000 – 00039.


Gambar 4.16 Pengaturan Modbus Poll sebagai Pengirim Tindakan Setelah Terjadi Kebakaran

Pengaturan pengalamatan untuk perintah input sesuai dengan yang terdapat pada pengalamatan alat, terlihat pada gambar 4.17. Pada alamat 00000 – 00007 untuk perintah alarm, alamat 00008 – 00015 untuk perintah kontak/relay, alamat 00016 – 00023 untuk perintah status LED, 00024 – 00031 untuk perintah reset alamat, dan 00032 – 00039 untuk perintah reset alat. Alamat diisi dengan data 0 atau 1 yang ada perintah atau tidak. Saat belum dikirim perintah tindakan setelah terjadi kebakaran alamat untuk perintah alarm, kontak/relay, reset alamat, dan reset alat adalah 0, kecuali status LED yang bernilai 1.Setelah ada perintah akan terjadi perubahan dari 0 menjadi 1 untuk semua alamat kecuali untuk alamat status LED akan bernilai 0.


Gambar 4.17 Pengaturan pengalamatan untuk perintah input sesuai dengan pengalamatan alat

Setelah alat dihubungkan dengan Modbus Poll pada status normal (tidak terjadi kebakaran) maka dapat dilihat pada gambar dibawah ini.


Gambar 4.18 Modbus Poll Memantau Saat Kondisi Normal

4.5 Sistem Keseluruhan Pengujian sitem secara keseluruhan dilakukan dengan menghubungkan sistem sensor pendeteksi kebakaran, sistem alarm kebakaran, alat yang dirancang, dan jaringan terhubung dengan PC, seperti skema dibawah ini:


Gambar 4.19 Skema Pengujian Sistem secara Keseluruhan

Saat sensor pada zone mendeteksi titik api atau flow switch 1 ditekan maka diidentifikasi terjadi kebakaran dan alat ini akan langsung melakukan aksi sequencing dan mengaktifkan alarm serta mengirimkan data terjadi kebakaran kepada PC. Tampilan pada modbus poll di PC terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.20 Tampilan pada Modbus saat deteksi kebakaran


Gambar 4.21 Tampilan Modbus Pool pada saat sensor mendeteksi kebakaran

Gambar diatas menunjukkan sensor pada sub-zone yang aktif. Sensor yang aktif ada pada sub-zone 5 yang beralamat 000004. Pada saat sensor pada alamat 000004 mendeteksi terjadi kebakaran maka akan terjadi perubahan data dari 0 menjadi 1.


Gambar 4.22 Tampilan Modbus Pool pada saat flow switch aktif

Hal yang sama juga berlaku jika 000013 flow switch aktif terjadi perubahan data dari 0 menjadi 1. Setelah terdeteksi kebakaran Modbus Poll mengirimkan perintah untuk membunyikan alarm dan mengaktifkan kontak/relay. Maka alarm akan menyala dan kontak/relay akan aktif seperti pada gambar 4.23.


Gambar 4.23 Alarm dan kontak/relay aktif

Setelah bel alarm aktif maka sensor yang aktif harus di atur ulang ke kondisi normal. Pengaturan ulang ini bisa menggunakan switch reset pada alat maupun secara software. Selain pengujian dengan menggunakan modbus, pada ruang security juga terdapat layar monitoring untuk melihat status kebakaran sedang terjadi. Agar status kebakaran dapat terpantau maka alat ini diintegrasikan ke sistem otomasi gedung (gambar 4.24). Kemudian pengujian dilanjutkan dengan mengaktifkan sensor pada dua zona yang berbeda.


Gambar 4.24 Tampilan aplikasi monitoring alarm kebakaran

Pada aplikasi diatas terdapat status fire alarm yang terdiri dari 3 warna status. Status hijau menunjukkan alat terhubung dengan baik, status warna kuning menunjukkan alat tidak terhubung ke sistem otomasi gedung (disconnect), dan status warna merah menunjukkan terjadinya kebakaran. Pada saat pengujian juga terlihat ada alat yang tidak terkoneksi dengan baik ke jalur internet. .

Gambar 4.25 Tampilan aplikasi ketika alat mendeteksi kebakaran


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Berikut ini adalah kesimpulan yang didapatkan dari hasil pembahasan pada bab sebelumnya, yaitu: 1. Telah berhasil membuat sebuah fire alarm IP based yang dapat memanfaatkan jalur internet/intranet sebagai jalur pertukaran data. 2. Fire alarm yang dibuat dapat berdiri sendiri maupun dapat dirangkai menjadi sebuah sistem besar yang terintegrasi.

5.2 Saran Penelitian ini masih membutuhkan banyak perbaikan dan pada implementasi kondisi lapangan. Saran yang bisa dilakukan antara lain: 1. Agar alat dapat berdiri sendiri sebaiknya ditambahkan LCD agar lebih interaktif. 2. Disediakan backup battery agar bila sistem mengalami kegagalan daya, alat masih tetap berfungsi.


DAFTAR ACUAN

[1]. HiCow. “Fire Alarm Systems You Need To Know”. 2011.

[2]. Wikipedia. 2011. “Alarm”.

[3]. John Lavevhagen. "Discription of Building Automation System." Buildint; Aulomation Svstem 8 (2001): 25 Agst. 2002. p.2

[4]. Petrov, Kiril. “Types of Fire Alarm Systems”. 17 Oct. 2010

[5]. Atmel. 2011. <www.atmel.com/atmel/acrobat/doc2467.pdf>

[6]. HiCow. “Types Of Fire Alarms”. 2011

[7]. Modbus Protocol Reference Guide, MODICON, Inc. June 1996 North Andover, Massachusetts

[8]. “Introduction To MODBUS TCP/IP”. Technical Reference – Modbus TCP/IP. ACROMAG INCORPORATED. Wixom, USA 2005.

[9].

[10]. Fitriawan, Helmy “Protocol TCP/IP”.


LAMPIRAN


SISTEM ALARM KEBAKARAN TERINTEGRASI BERBASIS INTERNET PROTOCOL SKRIPSI

Recommend Documents