UNIVERSITAS BINA NUSANTARA Jurusan Sistem Komputer Program Studi Sistem Komunikasi Skripsi Sarjana Komputer Semester Ganjil 2006/2007
Kontrol Dan Pengawasan Multi Genset Berbasis Protokol Modbus Via Jaringan Lokal (LAN). Raymond Josephus Djunaidi
0700709331
William Gendri
0700727076
Yaditya Jonathan
0700717730
Abstrak Protokol Modbus (berada dalam layer 7 OSI) merupakan protokol yang populer di dunia industri untuk menghubungkan dan memonitor status dari device-device yang terhubung dalam suatu jaringan. Salah satu peralatan industri yang mengadapatasi protokol ini adalah genset. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan aplikasi kontrol dan pengawasan multi genset berbasis protokol modbus dengan terhubung ke jaringan LAN. Penelitian ini menggunakan metode studi literatur untuk memperlajari protokol Modbus dan observasi (studi lapangan) untuk membandingkan aplikasi dengan sistem yang sudah berjalan. Hasil penelitian menghasilkan aplikasi kontrol dan pengawasan multi genset berbasis protokol Modbus via jaringan LAN. Dibandingkan dengan sistem yang sudah berjalan, aplikasi ini memiliki keunggulan dimana user dapat melakukan pengawasan dan pengontrolan jarak jauh via LAN, pencarian genset otomatis, dan dapat mengontrol multi genset sekaligus. Kata kunci : Modbus, LAN, genset, multi.
iii
PRAKATA
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih, berkat dan karunia-Nya yang telah membimbing dan menguatkan hati penulis dalam menyusun dan menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Kontrol dan Pengawasan Multi Genset Berbasis Protokol Modbus via Jaringan Lokal (LAN)”, sebagai tugas akhir dan prasyarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan (S1) di Jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara. Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan serta dukungan moral. Oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak, terutama kepada : 1.
Kedua Orang Tua, kakak dan adik penulis yang telah membesarkan, mendidik, memberi kesempatan kepada kami untuk belajar di perguruan tinggi, memberikan motivasi, dorongan, serta material dalam proses penyusunan skripsi ini.
2.
Bapak Prof. DR. Gerardus Polla, M.App.Sc, selaku Rektor Universitas Bina Nusantara yang telah memberikan kesempatan bagi kami untuk dapat menimba ilmu dalam Jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara.
3.
Bapak Wiedjaja, S.Kom, M.Kom, selaku Ketua Jurusan Sistem Komputer yang telah memberi kami semangat untuk terus belajar dan berkarya, terutama dalam menyempurnakan skripsi ini.
4.
Bapak Robby Saleh, S.Kom, MT, selaku dosen pembimbing dan Sekretaris Jurusan Sistem Komputer yang telah mengorbankan waktu dan tenaganya untuk membimbing materi, memberikan petunjuk, saran, kritik dan ide selama pembuatan skripsi ini.
iii
5.
Segenap dosen dan staff Jurusan Sistem Komputer yang telah memberikan bimbingan dan pengajaran selama kami membina ilmu di Universitas Bina Nusantara.
6.
Rafika, selaku Ketua Bengkel yang telah memberikan dukungan moril dalam penggunaan fasilitas ruangan dan perlengkapan pendukung di ruangan bengkel.
7.
Bapak Johan, selaku Direktur PT KM Niaga, supplier genset Deep Sea di Indonesia, yang telah membantu kami dalam menyediakan tempat dan waktu untuk melakukan peminjaman alat (genset dan komputer) dimana sangat berguna untuk penelitian skripsi kami.
8.
Bapak Nanang dan Bapak Arief, selaku teknisi PT KM Niaga, supplier genset Deep Sea di Indonesia, yang telah menyediakan waktu untuk mempersiapkan genset yang kami gunakan untuk penelitian skripsi ini.
9.
Bapak Widodo dan segenap karyawan PT KM Niaga, supplier genset Deep Sea di Indonesia, yang telah menyediakan tempat dan waktu untuk kami melakukan penelitian di PT KM Niaga.
10.
Segenap Asisten dan staff UPT Perangkat Keras yang telah memberikan dukungan moral, saran dan bantuan selama pembuatan skripsi.
11.
Segenap teman-teman mahasiswa Jurusan Sistem Komputer yang tidak dapat kami sebutkan satu-persatu dimana telah banyak memberikan motivasi, masukan, ide, dan saran, serta kritik selama penulisan skripsi ini.
Tak ada gading yang tak retak, penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat membangun terhadap skripsi ini dari rekan-rekan pembaca sangat dibutuhkan agar dapat membuat skripsi ini lebih baik.
iii
Akhir kata, penulis merasa sangat bersyukur apabila skripsi ini dapat bermanfaat dan berguna bagi kepentingan orang banyak. Penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembaca serta dapat dikembangkan ke arah yang lebih sempurna.
Jakarta, Januari 2007
Penulis
iii
DAFTAR ISI
Halaman Judul Luar............................................................................................................i Halaman Judul Dalam........................................................................................................ii Halaman Pengesahan........................................................................................................iii Abstrak..............................................................................................................................iv PRAKATA.........................................................................................................................v DAFTAR ISI...................................................................................................................viii Daftar Gambar.................................................................................................................xiii Daftar Tabel.............................................................. ......................................................xvi Daftar Lampiran.............................................................. .............................................xviii
BAB 1 PENDAHULUAN..................................................................................................1 1.1
Latar Belakang............................................................................................1
1.2
Ruang Lingkup...........................................................................................3
1.3
Tujuan dan Manfaat....................................................................................3
1.4
Metodologi Penelitian................................................................................4
1.5
Sistematika Penulisan.................................................................................5
BAB 2 LANDASAN TEORI.............................................................................................6 2.1
Teori Umum...............................................................................................6 2.1.1
Model OSI......................................................................................6 2.1.1.1 Layer Application...............................................................7 2.1.1.2 Layer Presentation.............................................................7 2.1.1.3 Layer Session......................................................................8
iii
2.1.1.4 Layer Transport..................................................................8 2.1.1.5 Layer Network....................................................................8 2.1.1.6 Layer Data Link..................................................................9 2.1.1.7 Layer Physical....................................................................9 2.1.2
TCP dan UDP.................................................................................9
2.1.3
Standar Komunikasi Serial...........................................................10 2.1.3.1 Standar RS-232.................................................................10 2.1.3.2 Standar RS-485.................................................................11 2.1.3.3 Mode RS-485....................................................................11 2.1.3.4 Transmisi Pada RS-485....................................................12 2.1.3.5 Kelebihan RS-485 Dari RS-232.......................................13
2.2
Teori Khusus............................................................................................14 2.2.1
Protocol Modbus...........................................................................14 2.2.1.1 Konteks Protokol Modbus................................................15 2.2.1.2 Deskripsi Protokol Modbus secara umum........................15 2.2.1.3 Data Encoding..................................................................18 2.2.1.4 Modbus Data Model.........................................................18 2.2.1.5 Implementasi Modbus Data Model..................................19 2.2.1.6 Struktur Message Modbus................................................20 2.2.1.7 Pengalamatan Modbus......................................................21 2.2.1.8 Function code dari Modbus..............................................22 2.2.1.9 Cara Baca Perintah dari Program dan Respon Device.....33
2.2.2
Windows Sockets Network Programing (Winsock) .....................36 2.2.2.1 Menggunakan Winsock Control dalam Client/server application..................................................39
iii
2.2.2.2 Mode Operasi Winsock.....................................................39 2.2.2.3 Winsock properties...........................................................40 2.2.2.4 Winsock Methods..............................................................41 2.2.3
Sejarah Deep Sea Electronics Plc................................................50 2.2.3.1 Modul 5510 Deep Sea Electronics Plc.............................51
BAB 3 ANALISA DAN PERANCANGAN SISTEM....................................................53 3.1
Analisa Sistem Berjalan...........................................................................54 3.1.1
Program Link 5000.......................................................................54 3.1.1.1 Blok Diagram...................................................................54 3.1.1.2 Kelemahan Link 5000.......................................................55
3.1.2
Parameter-parameter dari Link 5000 sebagai Acuan Perancangan..................................................................................57 3.1.2.1 Status Engine....................................................................57 3.1.2.2 Status Generator...............................................................58 3.1.2.3 Status Main.......................................................................59 3.1.2.4 Status Mimic......................................................................60
3.2
Perancangan Aplikasi................................................................................61 3.2.1
Pengambilan Data dengan Modul Trapping dan Program Mscomm. ...............................................................61 3.2.1.1 Menganalisa dan Mengirim Data dari Mscomm..............63
3.2.2
Flowchart......................................................................................66
3.2.3
Tampilan GUI...............................................................................71 3.2.3.1 GUI Awal.........................................................................71 3.2.3.2 GUI Menampilkan Status Genset.....................................76
iii
3.2.3.3 GUI Menampilkan Kontrol Genset..................................79
BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI.................................................................82 4.1
4.2
Implementasi Sistem................................................................................82 4.1.1
Blok Diagram Sistem...................................................................82
4.1.2
Penjelasan Blok Diagram.............................................................82
4.1.3
Modul-modul yang Digunakan.....................................................84
4.1.4
Spesifikasi Software.....................................................................84
Evaluasi Sistem........................................................................................84 4.2.1
Uji Kebenaran Respon dari Suatu command................................84
4.2.2
Uji Kebutuhan waktu minimum yang diperlukan modul 5510 untuk membalas respon................................................................86
4.2.3
Uji penerimaan respon terhadap command dengan jumlah register berbeda dalam satu constrain waktu sebanyak 10 kali percobaan...............................................93
4.2.4
Uji waktu yang dibutuhkan untuk refresh GUI via Client dengan memakai satu atau lebih modul 5510............100
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN..........................................................................105 5.1
Kesimpulan.............................................................................................105
5.2
Saran.......................................................................................................105
DAFTAR PUSTAKA.....................................................................................................106 RIWAYAT HIDUP........................................................................................................107 LAMPIRAN-LAMPIRAN
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar Model OSI........................................................................................7 Gambar 2.2 Gambar Komunikasi Modbus.......................................................................14 Gambar 2.3 Gambar Modbus Dalam Arsitektur Jaringan................................................15 Gambar 2.4 Gambar Frame Data Modbus........................................................................16 Gambar 2.5 Gambar Modbus Transaction Error Free....................................................17 Gambar 2.6 Gambar Modbus Transaction Exception Response......................................17 Gambar 2.7 Gambar Device yang Memiliki 4 Blok dalam Memory................................19 Gambar 2.8 Gambar Device yang Memiliki 1 Blok dalam Memory................................19 Gambar 2.9 Gambar Hubungan antara Aplikasi, Winsock, dan Layer Network.............37 Gambar 2.10 Gambar GUI Coding Client-Server............................................................49 Gambar 2.11 Gambar Modul 5510...................................................................................51 Gambar 3.1 Blok Diagram Program Link 5000...............................................................54 Gambar 3.2 Gambar Setting Slave id Program Link 5000...............................................55 Gambar 3.3 Gambar Connect Program Link 5000...........................................................56 Gambar 3.4 Gambar Status Engine Program Link 5000..................................................57 Gambar 3.5 Gambar Status Generator Program Link 5000.............................................58 Gambar 3.6 Gambar Status Main Program Link 5000.....................................................59 Gambar 3.7 Gambar Mimic Program Link 5000..............................................................60 Gambar 3.8 Gambar Blok Diagram modul trapping........................................................61 Gambar 3.9 Gambar Modul Trapping..............................................................................62 Gambar 3.10 Gambar respon data dari kontroler genset Modul Trapping......................62 Gambar 3.11 Main Flowchart...........................................................................................66 Gambar 3.12 Flowchart Prosedur Server.........................................................................67
iii
Gambar 3.13 Flowchart Prosedur Client..........................................................................69 Gambar 3.14 Gambar Awal Genset Manager..................................................................71 Gambar 3.15 Gambar Network Setting Genset Manager.................................................72 Gambar 3.16 Gambar Awal Main Genset Manager........................................................72 Gambar 3.17 Gambar Awal Generator Genset Manager................................................73 Gambar 3.18 Gambar Single View Genset Manager.......................................................73 Gambar 3.19 Gambar Awal Mimic Genset Manager.......................................................74 Gambar 3.20 Gambar Connect Genset Manager.............................................................74 Gambar 3.21 Gambar Connection Failed Genset Manager.............................................75 Gambar 3.22 Gambar Status Engine Genset Manager....................................................76 Gambar 3.23 Gambar Status Generator Genset Manager...............................................77 Gambar 3.24 Gambar Status Main Genset Manager.......................................................77 Gambar 3.25 Gambar Status Engine Single View Genset Manager................................78 Gambar 3.26 Gambar Status Generator Single View Genset Manager...........................78 Gambar 3.27 Gambar Status Main Single View Genset Manager...................................79 Gambar 3.28 Gambar Mimic Manual Mode Genset Manager.........................................80 Gambar 3.29 Gambar Mimic Auto Mode Genset Manager..............................................80 Gambar 3.30 Gambar Mimic Stop Mode Genset Manager...............................................81 Gambar 4.1 Gambar Blok Diagram Secara Keseluruhan.................................................82 Gambar 4.2 Gambar Blok Diagram Percobaan 1.............................................................84 Gambar 4.3 Gambar Blok Diagram percobaan 2.............................................................87 Gambar 4.4 Gambar Blok Diagram percobaan 3.............................................................93 Gambar 4.5 Gambar Blok Diagram Percobaan 4...........................................................100 Gambar 4.6 Gambar Tampilan GUI Client Mode Address 60 Sebelum Pengujian.......102 Gambar 4.7 Gambar Tampilan GUI Server Mode Address 60 Setelah
iii
Menekan Tombol Manual Mode...............................................................103 Gambar 4.8 Gambar Tampilan GUI Client Mode Address 60 Setelah Menekan Tombol Manual Mode...............................................................103 Gambar 4.9 Gambar Tampilan GUI Server Mode Address 70 Setelah Menekan Tombol Auto Mode...................................................................104 Gambar 4.10 Gambar Tampilan GUI Client Mode Address 70 Setelah Menekan Tombol Auto Mode...................................................................104
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik RS-232, RS-422, dan RS-485.....................................................13 Tabel 2.2 Tabel Utama Modbus Model Data...................................................................18 Tabel 2.3 Struktur Message pada Modbus.......................................................................21 Tabel 2.4 Tabel Standar Modbus Function Code.............................................................23 Tabel 2.5 Tabel Function Code 01...................................................................................24 Tabel 2.6 Tabel Function Code 02...................................................................................25 Tabel 2.7 Tabel Function Code 03...................................................................................26 Tabel 2.8 Tabel Function Code 03 Struktur Query..........................................................27 Tabel 2.9 Tabel Function Code 01 Struktur Jawaban......................................................27 Tabel 2.10 Tabel Function Code 04.................................................................................28 Tabel 2.11 Tabel Function Code 05.................................................................................29 Tabel 2.12 Tabel Function Code 06.................................................................................30 Tabel 2.13 Tabel Function Code 15.................................................................................31 Tabel 2.14 Tabel Function Code 16.................................................................................32 Tabel 2.15 Tabel Function Code 17.................................................................................33 Tabel 4.1 Tabel Hasil Pengujian Percobaan 1….……………………………………….86 Tabel 4.2 Tabel Percobaan delay = 5 ms..........................................................................88 Tabel 4.3 Tabel Percobaan delay = 10 ms........................................................................89 Tabel 4.4 Tabel Percobaan delay = 15 ms........................................................................90 Tabel 4.5 Tabel Percobaan delay = 20 ms........................................................................90 Tabel 4.6 Tabel Percobaan delay = 25 ms........................................................................91 Tabel 4.7 Tabel Percobaan delay = 30 ms………………………………………………91 Tabel 4.8 Tabel Hasil Pengujian Percobaan 2..................................................................92
iii
Tabel 4.9 Tabel Percobaan delay = 20 ms dengan jumlah register berbeda....................95 Tabel 4.10 Tabel Percobaan delay = 25 ms dengan jumlah register berbeda..................97 Tabel 4.11 Tabel Percobaan delay = 30 ms dengan jumlah register berbeda..................98 Tabel 4.12 Tabel Hasil Pengujian percobaan 3 dengan delay 20 ms...............................98 Tabel 4.13 Tabel Hasil Pengujian percobaan 3 dengan delay 25 ms...............................99 Tabel 4.14 Tabel Hasil Pengujian percobaan 3 dengan delay 30 ms...............................99 Tabel 4.15 Tabel Hasil Pengujian Percobaan 4 Pada Server Mode...............................100 Tabel 4.16 Tabel Hasil Pengujian Percobaan 4 Pada Client Mode…………………....100
iii
DAFTAR LAMPIRAN
LOG dari PC................................................................................................................LA-1 LEGENDA LOG PC...................................................................................................LA-3 LOG dari PC Setelah Diubah Menjadi Huruf Kapital …............................................LA-4 LOG dari PC (Mimic) Setelah Diubah Menjadi Huruf Kapital …..............................LA-5 ANALISA DATA........................................................................................................LA-7 Daftar Parameter Genset yang Penting Berdasarkan Wawancara.............................LA-16 GenComm.......................................................................................................................LB
iii
