RANCANG BANGUN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) MINIMUM BERBASIS MIKROKONTOLER ATMEL AT89S52
TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan tahap sarjana di Program Studi Fisika
Oleh:
Gun Gun Gumilar 10202001
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
RANCANG BANGUN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) MINIMUM BERBASIS MIKROKONTOLER ATMEL AT89S52
Oleh:
Gun Gun Gumilar 10202001
Telah diperiksa dan disahkan Pembimbing Tugas Akhir,
Dr. Eng. Khairurrijal, M.Si. NIP: 131 967 089
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2007
ABSTRAK
RANCANG BANGUN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) MINIMUM BERBASIS MIKROKONTOLER ATMEL AT89S52
Oleh Gun Gun Gumilar NIM: 10202001
Programmable Logic Controller (PLC) merupakan piranti elektronik yang dibuat sebagai pengganti kumpulan relay-relay mekanik yang digunakan dalam sistem kontrol. Perubahan status keluaran PLC tergantung dari logika-logika proses yang diterapkan pada masukannya. Logika-logika proses tersebut dibuat menggunakan diagram ladder. PLC minimum yang berbasis mikrokontroler ATMEL AT89S52 telah dirancang dan dibuat dengan spesifikasi delapan buah masukan digital, delapan buah keluaran digital, tampilan LCD dan komunikasi serial. Sedangkan diagram ladder-nya telah juga dirancang dan dibuat menggunakan bahasa pemrograman Visual Basic 6 untuk melakukan logika AND, OR dan XOR. Komunikasi antara PLC dan komputer tersedia untuk uploading, downloading dan monitoring program yang akan dijalankan PLC tersebut.
i
ABSTRACT
DESIGN AND DEVELOPMENT OF MINIMUM PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) BASED ON AT89S52 ATMEL MICROCONTROLLER
By Gun Gun Gumilar NIM: 10202001
Programmable Logic Controller (PLC) is an electronic device made to replace a set of mechanical relays in a control system. The change in output status of the PLC depends on process logics applied to inputs. The process logics are programmed by using a ladder diagram. A minimum configuration PLC based on Atmel AT89S52 microcontroller has been designed and implemented with the spesifications of eight digital input, eight digital output, an LCD display and a serial communication. While a software to program a ladder diagram has also designed and realized. The software can perform AND, OR and XOR logics. Communication between the PLC and the personal computer is also available to upload, download and monitor the pogram to be run by the PLC
ii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan kuasa, kehendak serta karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Tugas akhir ini ditulis sebagai persyaratan kelulusan program sarjana Institut Teknologi Bandung dan merupakan laporan atas diselesaikannya penelitian dengan judul “Rancang Bangun Programmable Logic Controller (PLC) Minimum Berbasis Mikrokontoler Atmel AT89S52”.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu saran dan kritik yang membangun akan penulis terima dengan senang hati. Akhir kata penulis berharap agar tugas akhir ini bermanfaat, khususnya bagi penulis maupun pihak-pihak yang berkepentingan.
Bandung, September 2007
Penulis
iii
UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan mengucap puji dan syukur ke hadirat Allah Yang Maha Agung, tidak lupa penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang membantu terselesaikannya tugas akhir ini: •
IBU...IBU...dan IBU... serta BAPAK... yang telah merawat, mendidik dan menjagaku hingga aku bisa seperti sekarang ini. Mudah-mudahan suatu saat nanti bisa kubalas semuanya, walaupun tidak setimpal dengan apa yang telah beliau berikan untukku. Semoga doa yang kucurahkan untuk beliau disetiap malamku dikabulkanNya, Amiin...
•
Bapak Dr. Eng. Khairurrijal, M. Si., dosen pembimbing sekaligus menjadi orang tua penulis di kampus yang senantiasa mengarahkan, memotivasi dan membimbing selama penulis menyelesaikan kuliah, serta atas segala bantuannya yang sangat banyak, baik materi mupun nonmateri. Mudah-mudahan Allah SWT memberikan balasan yang berlipat ganda, memberikan rahmat dan keberkahan kepada beliau dan keluarganya.
•
Bapak Dr. Eng. Mikrajuddin Abdullah dan Bapak Nurhasan, M. Si., atas kesediaannya menjadi dosen penguji. Terima kasih atas saran dan masukannya mengenai tugas akhir penulis.
•
Gin Gin Ginanjar, satu-satu nya adikku, yang selalu menjadi teman berantem, teman saling mengejek, teman jalan-jalan, dsb. Terima Kasih atas semua waktunya ☺.
iv
•
Pa Sukirno, Pa Supri, Pa Wahyu, Pa Maman, Pa Mitra, Pa Enjang, Pa Yeye dan seluruh dosen serta staf Program Studi Fisika yang telah memberi pelajaran yang sangat berharga juga telah membentu memfasilitasi selama saya kuliah di ITB ini.
•
Kang Asep, Kang Miftah dan Kang Hendra, yang selalu membimbing saya dalam menjalani proses pendewasaan pembelajaran di ELKAHFI.
•
Teman-teman seangkatan (yang sudah meninggalkanku sendiri), Arif Surachman, Fathi, Johan, Mars, Arif Firmansyah, Habib, Akfini, Wulan, Heri Saepul, Andri, Amir, Davi dan masih banyak lagi,,,, tega kali kelean....
•
Teman-teman Elkahfi, Heri P, Suryadi, Yanuar, Nur, yang selalu mengganggu konsentrasi pengerjaan TAku.
•
Teman-teman elka, kang Ican, kang Abi, kang Shideq, Pa Dedi, Pa Yatno, Aah, Opik, Sandy, Ferdi, Farid, Agung, Tiin, Rini, ichee, dll.
•
Rerencangan di KMT anu sok ngariweuhkeun wae.... Sok ngaganggu wae.... ku “Iraha, kang?”-na. Tah kop ayeuna mah geus lulus lah =p.
•
Anima, Peterpan, Rama, Republik, Gigi, Linkin Park, Drive, terima kasih atas karyakarya kalian yang telah menemaniku selama mengerjakan TA.
•
Rileks yang telah menyembuhkan rasa suntukku,,,, mudah2an setelah kepergianku kalian di tutup ITB (wakakaka...).
•
Terima kasih untuk Dara atas semua Data selama pengerjaan TA, yang selalu menemani disaat bertemu dengan si pusing ;p.
•
Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat dituliskan namanya satu-persatu.
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK................................................................................................................
i
ABSTRACT.............................................................................................................
ii
KATA PENGANTAR..............................................................................................
iii
UCAPAN TERIMA KASIH....................................................................................
iv
DAFTAR ISI............................................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR................................................................................................
ix
DAFTAR TABEL....................................................................................................
x
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang....................................................................................
1
1.2
Rumusan Masalah...............................................................................
2
1.3
Batasan Masalah.................................................................................
2
1.4
Tujuan Tugas Akhir............................................................................
2
1.5
Metodologi Pembahasan Masalah......................................................
2
1.6
Sistematika Penulisan.........................................................................
3
BAB II LANDASAN TEORI 2.1
Programmable Logic Controller (PLC)……………………………..
4
2.1.1
Bagian-bagian PLC ............................................................................
5
2.1.2
Prinsip Operasi PLC ..........................................................................
7
vi
2.2
Diagram Tangga (Ladder Diagram) ..................................................
9
2.2.1
Normally Open ..................................................................................
10
2.2.2
Normally Close ..................................................................................
10
2.2.3
Coil ....................................................................................................
10
2.2.4
Negatif Coil ........................................................................................
11
2.2.5
Logika OR ..........................................................................................
11
2.2.6
Logika AND .......................................................................................
11
2.3
Mikrokontroler ATMEL AT89S52 ...................................................
12
2.3.1 Susunan Pin Mikrokontroler ATMEL AT89S52 ...............................
13
2.3.2
Special Function Register (SFR) Mikrokontroler AT89S52 ..............
17
2.4
ProView32 (PV32) ............................................................................
21
BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI 3.1
Rancang Bangun Perangkat Keras.....................................................
23
3.1.1
Rangkaian Pembangkit Clock ...........................................................
24
3.1.2
Rangkaian Reset.................................................................................
24
3.1.3
Komunikasi Serial RS232..................................................................
25
3.1.4
Port Masukan Digital..........................................................................
26
3.1.5
Port Keluaran Digital..........................................................................
27
3.1.7
Tampilan LCD....................................................................................
29
3.2
Rancang Bangun Perangkat Lunak ....................................................
29
3.2.1
Prosedur Utama..................................................................................
30
3.2.2
Prosedur Inisiasi Serial.......................................................................
33
vii
3.2.3
Prosedur Menerima Karakter..............................................................
33
3.2.4
Prosedur Mengirimkan Karakter........................................................
34
3.2.5
Prosedur Pemilihan Port.....................................................................
35
3.3
Pemrograman Diagram Ladder .........................................................
39
BAB IV PERCOBAAN DAN ANALISA SISTEM 4.1
Konfigurasi PLC.................................................................................
43
4.2
Skenario Proses Kerja PLC................................................................
43
4.3
Evaluasi Kinerja Sistem PLC.............................................................
44
4.3.1
Uji Instruksi Logika AND, OR, XOR................................................
45
4.3.3
Evaluasi Proses Uploading Instruksi Dalam PLC..............................
47
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan ........................................................................................
48
5.2
Saran ..................................................................................................
49
DAFTAR PUSTAKA...............................................................................................
50
DAFTAR PUBLIKASI............................................................................................
51
LAMPIRAN PUBLIKASI.......................................................................................
52
LAMPIRAN PROGRAM.........................................................................................
68
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Bagian-bagian PLC.................................................................
6
Gambar 2.2
Bentuk-bentuk PLC.................................................................
7
Gambar 2.3
Proses pemindaian...................................................................
9
Gambar 2.4
Susunan Pin Mikrokontroler ATMEL AT89S52....................
14
Gambar 2.5
Pemetaan SFR.........................................................................
17
Gambar 2.6
Proses di PV32 ……………………………………………...
21
Gambar 3.1
Rancangan sistem PLC............................................................
22
Gambar 3.2
Rangkaian pembangkit clock..................................................
24
Gambar 3.3
Rangkaian reset .....................................................................
25
Gambar 3.4
Rangkaian komunikasi serial...................................................
25
Gambar 3.5
Rangkaian masukan digital.....................................................
27
Gambar 3.6
Rangkaian keluaran digital......................................................
28
Gambar 3.7
Rangkaian tampilan LCD........................................................
29
Gambar 3.8
Algoritma Power-ON Ready (POR) PLC…………...………
32
Gambar 3.9
Visual Ladder Programmer....................................................
40
Gambar 3.10
Pencarian penghubung antar komponen..................................
41
Gambar 4.1
Sistem PLC..............................................................................
43
Gambar 4.2
Pengisian instruksi dan parameternya.....................................
44
Gambar 4.3
Konversi ke instruksi hexa......................................................
44
Gambar 4.4
Uji instruksi logika OR dan AND...........................................
45
ix
Gambar 4.5
Programming uji instruksi logika OR dan AND.....................
46
Gambar 4.6
Hasil uji pembacaan program aplikasi....................................
47
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Logika OR
11
Tabel 2.2
Logika AND
12
Tabel 2.3
Fungsi tambahan port 3
15
Tabel 2.4
Mode operasi komunikasi serial
19
Tabel 2.5
Pengalamatan Interrupsi di PV32
21
Tabel 3.1
Pengalamatan port masukan
27
Tabel 3.2
Pengalamatan port keluaran
28
Tabel 4.1
Hasil uji Ladder logika AND dan OR
46
xi
