SIMULASI LAMPU LALU LINTAS DENGAN SENSOR DI SIMPANG EMPAT MENGGUNAKAN SOFTWARE AUTOMATION STUDIO 5.0

Artikel Reguler _____________________________________________________________________________

SIMULASI LAMPU LALU LINTAS DENGAN SENSOR DI SIMPANG EMPAT MENGGUNAKAN SOFTWARE AUTOMATION STUDIO 5.0 Kris Paryanto Riyadi1, Oyas Wahyunggoro2, Harry Prabowo3 Abstract--- Software development for simulation and HMI has grown rapidly and has complete features, so it can show parameters and conditions which almost the same as in the field. This software has a capability to run in many applications, such as transportation, especially in traffic light system. Recently traffic light uses constant timing system. Because of traffic density is not always balanced at each lane, congestion will happen in the crossroads. The research aimed to design and simulate a censored-traffic light system in the crossroads using software Automation Studio. The light timing was based on the vehicle intensity passing through in the crossroads. The timing was not constant but it depended on the vehicle intensity passing the crossroads. The result shows that is a traffic light simulation system is able to adapt with traffic density. Intisari--- Perkembangan software simulasi dan HMI (Human Machine Interface) berkembang pesat dan menyediakan fitur yang lengkap, sehingga dapat menunjukkan parameter yang hampir sama dengan kondisi di lapangan. Software ini dapat digunakan untuk keperluan di berbagai bidang, tak terkecuali bidang transportasi, khususnya sistem lampu lalu lintas di persimpangan jalan. Umumnya sistem lampu lalu lintas yang selama ini dipergunakan adalah dengan pengaturan waktu yang tetap. Oleh karena tingkat kepadatan kendaraan pada setiap jalur di persimpangan jalan tidak selalu sama, dapat terjadi kemacetan di persimpangan tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan mensimulasikan sistem lampu lalu lintas bersensor di simpang empat menggunakan software Automation Studio. Pengaturan waktu nyala lampu sistem lampu lalu lintas ini berdasarkan pada tingkat kepadatan yang melewati persimpangan jalan. Sistem pengaturannya tidak konstan melainkan akan mengikuti perubahan jumlah kendaraan yang melewati persimpangan tersebut. Hasil 1Mahasiswa, Universitas Gadjah Mada, Jl. Kaliurang, Bulaksumur, Yogyakarta 55281(tlp: 0274-562011; fax: 0274565223; e-mail: [email protected]) 2, 3 Dosen,Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Universitas Gadjah Mada, Jalan Grafika No 2, Yogyakarta 55281 INDONESIA (telp: 0274-552305; fax: 0274-552305; e-mail: [email protected])

penelitian ini berupa simulasi sistem lampu lalu lintas yang dapat menyesuaikan dengan tingkat kepadatan kendaraan. Kata kunci--- simulasi, lampu lalu lintas, sensor, transportasi.

I. PENDAHULUAN Kemajuan teknologi di bidang elektronika dewasa ini berkembang sangat cepat dan memberikan pengaruh besar di setiap aspek kehidupan.Kemajuan teknologi ini terdapat di segala bidang, tak terkecuali bidang transportasi. Perkembangan transportasi yang semakin pesat memudahkan pengguna jalan untuk memilih jenis alat transportasi yang sesuai dengan kondisi dan kebutuhan mereka. Lalu lintas yang tertib dan teratur merupakan harapan setiap pengguna jalan.Akan tetapi, setiap orang memiliki kepentingan yang berbeda-beda.Semua orang menginginkan agar cepat sampai tujuan dan saling mendahului.Akibatnya, kemacetan lalu lintas tidak dapat dihindari, terutama di persimpangan jalan.Selama ini sistem pengaturan lalu lintas (traffic light) menggunakan pengaturan yang hanya berdasar pada waktu yang tetap (konstan) tanpa memperhatikan tingkat kepadatan lalu lintas. Tentunya tingkat kemacetan tidak dapat dikendalikan dengan baik karena kepadatan kendaraan di persimpangan tidak selalu sama. Pergerakan lalu lintas di persimpangan cukup kompleks karena dipengaruhi oleh beberapa parameter seperti jam, hari, cuaca serta musim maupun situasi yang tidak diprediksi sebelumnya seperti kecelakaan, hari besar, special event, perbaikan jalan, kegiatan pembangunan (konstruksi), dan lain-lain [1]. Oleh karena itu, dengan menerapkan teori kendali sekuensial penelitian ini mencoba mengatasi masalah tersebut dengan melakukan simulasi sistem lampu lalu lintas bersensor menggunakan software Automation Studio 5.0. Sistem lampu lalu lintas yang disimulasikan sama dengan lampu lalu lintas biasa, hanya saja di setiap ruas jalan dipasang sensor untuk mendeteksi adanya kendaraan atau tidak. Apabila ada kendaraan yang menutupi sensor, maka sensor aktif (ON). Informasi sensor kemudian diproses oleh diagram ladder PLC menggunakan perangkat

24 Volume 1 Nomor 1, April 2014 _______________________________________________________________________________

Jurnal Penelitian Teknik Elektro dan Teknologi Informasi _______________________________________________________________________________ lunak Automation Studio, kemudian PLC menghitung lamanya nyala lampu hijau berdasar pada kombinasi sensor yang aktif. Setiap ruas jalan dipasang 2 sensor, misal sensor A dan sensor B. Jika tidak ada sensor yang aktif maka lampu hijau menyala singkat, jika sensor A saja yang aktif maka lampu hijau menyala lebih lama, dan jika kedua sensor aktif maka lampu hijau menyala lebih lama lagi. Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah merancang sebuah simulasi lampu lalu lintas bersensor yang dapat menyesuaikan lama penyalaan lampunya berdasar tingkat kepadatan kendaraan.Simulasi dilakukan menggunakan software Automation Studio 5.0. II. METODOLOGI PENELITIAN A. Konsep Dasar Kendali Sekuensial Sistem kendali sekuensial adalah operasi yang dikerjakan secara berurutan langkah demi langkah sesuai aturan yang telah ditentukan.Sistem ini bersifat open loop (kalang terbuka).Kendali sekuensial digunakan untuk mengatur suatu operasi yang saling terkait, terhubung atau terjadwal.Umumnya sistem ini hanya melaksanakan perintah yang mempunyai keadaan secara berurutan, misalnya perintah buka/tutup, start/stop, sinyal on/off, dan lainlain.Kelebihan sistem kendali sekuensial adalah sederhana, murah dan stabil. Kekurangannya adalah kemampuannya terbatas.Terdapat tiga kategori sistem kendali sekuensial, yaitu : 1. Conditional Control (kendali berbasis kondisi) Sistem melaksanakan urutan berikutnya jika kondisi yang ditentukan sebelumnya telah dipenuhi.Contohnya adalah pada lift. Jika seseorang akan ke lantai 6 dari lantai 2, maka kondisi yang harus dipenuhi adalah tombol pemanggil pada lantai 2, jumlah penumpang tidak melebihi kapasitas dan tombol tujuan dalam lift ditekan. 2. Time Schedule Control (kendali berbasis pewaktuan) Sistem melaksanakan urutan berikutnya jika telah mencapai waktu yang ditentukan.Contohnya adalah pada lampu lalu lintas.Penelitian ini menggunakan time schedule control. 3. Executive Control Sistem di mana waktu pelaksanaan atau interval waktu tidak penting, hanya urutan operasi yang telah ditetapkan yang dipentingkan.Contohnya adalah pada produksi semen [2] [3]. B. Model Simulasi Lampu Lalu Lintas Plant yang dimodelkan berupa sistem lampu lalu lintas yang dikombinasikan dengan beberapa sensor di setiap ruas jalan sebagai detektor kepadatan kendaraan.Plant tersebut dimodelkan kemudian disimulasikan menggunakan perangkat lunak Automation Studio dan diamati hasilnya.Gambaran

umum dari sistem lampu lalu lintas yang akan disimulasikan ditunjukkan padaGbr. 1.

Gbr. 1.Model lampu lalu lintas di simpang empat.

Setiap ruas jalan dipasang 2 sensor pada jarak beberapa meter.Kedua sensor ini adalah sensor 1A dan 1B untuk ruas jalan 1, sensor 2A dan 2B untuk ruas jalan 2, dan seterusnya. Sensor ini akan menyala jika ada kendaraan yang lewat. Jika tidak ada kendaraan yang lewat, maka sensor tidak menyala dan lampu hijau akan menyala singkat. Jika sensor 1 menyala maka lampu hijau akan menyala lebih lama. Jika sensor 2 menyala maka lampu hijau akan menyala lebih lama lagi. C. Instruksi Diagram Ladder Bahasa perintah atau program yang digunakan dalam simulasi lampu lalu lintas ini adalah diagram ladder. Diagram ladder yang digunakan menggunakan library PLC Allen Bradley yang sudah termasuk dalam software Automation Studio. Sebelum membuat program terlebih dahulu dilakukan identifikasi pengalamatan input output (I/O) yang diperlukan. I/O yang dipergunakan dalam pembuatan simulasi lampu lalu lintas terlihat pada Tabel I. D. Flowchart Cara Kerja Sistem Lampu Lalu Lintas Flowchart dari sistem lampu lalu lintas bersensor yang akan disimulasikan ditunjukkan padaGbr. 2. Mula-mula semua lampu pada keempat ruas jalan menyala merah.Kemudian ketika saklar pada PLC ditekan, lampu pada ruas jalan 1 menyala hijau selama beberapa detik.Lampu hijau di ruas jalan 1 ini dinamakan lampu hijau 1.Setelah lampu hijau 1 padam, maka lampu kuning 1 menyala selama 2 detik.Setelah lampu kuning padam maka lampu merah 1 menyala. Bersamaan dengan lampu merah 1 menyala maka lampu hijau pada ruas jalan 2 menyala, untuk selanjutnya lampu ini disebut lampu hijau 2. Kemudian prosesnya sama seperti pada ruas jalan 1, begitu

25 Volume 1 Nomor 1, April 2014 _______________________________________________________________________________

Artikel Reguler _____________________________________________________________________________ seterusnya sampai ruas jalan keempat dan kembali lagi ke ruas jalan 1.

TABEL I PENGALAMATAN INPUT OUTPUT PADA DIAGRAM LADDER

No.

Hardware

Alamat

Status

1.

Saklar

I0.0

Input

2.

Sensor 1A

I0.1

Input

3.

Sensor 1B

I0.2

Input

4

Sensor 2A

I0.3

Input

5

Sensor 2B

I0.4

Input

6

Sensor 3A

I0.5

Input

7

Sensor 3B

I0.6

Input

8

Sensor 4A

I0.7

Input

9

Sensor 4B

I0.8

Input

10

Lampu hijau 1

Q0.0

Output

11

Lampu hijau 2

Q0.1

Output

12

Lampu hijau 3

Q0.2

Output

13

Lampu hijau 4

Q0.3

Output

14

Lampu merah 1

Q0.4

Output

15

Lampu merah 2

Q0.5

Output

16

Lampu merah 3

Q0.6

Output

17

Lampu merah 4

Q0.7

Output

18

Lampu kuning 1

Q0.8

Output

19

Lampu kuning 2

Q0.9

Output

20

Lampu kuning 3

Q0.10

Output

21

Lampu kuning 4

Q0.11

Output

Gbr. 2.Flowchart Cara Kerja Sistem Lampu Lalu Lintas

Selain mendeteksi adanya kendaraan, sensor ini juga dapat mendeteksi apakah kendaraan tersebut dalam keadaan berhenti di depan sensor atau hanya berjalan sekilas melewati sensor. Cara untuk membedakan hal tersebut adalah dengan mengukur lamanya waktu kendaraan menutupi sensor. Diasumsikan bahwa kendaraan dikatakan berhenti di depan sensor jika kendaraan tersebut menutupi sensor selama minimal 3 detik. Pemrograman sensor ini dilakukan dengan pemrograman ladder dengan software Automation Studio menggunakan library PLC Allen-Bradley [4]. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian plant lampu lalu lintas dilakukan dengan carasimulasi menggunakan software Automation Studio. Sensor yang digunakan ditempatkan pada beberapa jarak yang berbeda untuk mewakili keadaan yang sebenarnya sehingga dengan demikian diperoleh hasil yang mendekati kenyatan.Setelah itu dilakukan.Kemudian dilakukanpengujian sensor pada berbagai kondisi kepadatan kendaraan.Berdasar banyaknya sensor yang ada maka tingkat kepadatan dapat dibagi menjadi kategori sepi, agak ramai dan ramai.Pengujian dilakukan di keempat ruas jalan. Penelitian ini dikatakan berhasil apabila lama nyala lampu hijau pada setiap ruas jalan dapat menyesuaikan dengan tingkat kepadatan kendaraan.Ketika sepi lampu

26 Volume 1 Nomor 1, April 2014 _______________________________________________________________________________

Jurnal Penelitian Teknik Elektro dan Teknologi Informasi _______________________________________________________________________________ TABEL II

hijau menyala 5 detik, saat agak ramai menyala selama 10 detik, dan saat kondisi sangat ramai menyala 15 detik.Oleh karena itu, ketika menjalankan simulasi harus dihitung waktu nyala lampu hijau pada setiap tingkat kepadatan.Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel II. PenjelasanTabel IIadalah sebagai berikut. Jika sensor A dan B dalam kondisi OFF atau ON kurang dari 3 detik, maka lampu hijau menyala selama 5 detik. Jika sensor A dalam kondisi ON lebih dari 3 detik dan sensor B dalam kondisi OFF atau ON tapi kurang dari 3 detik maka lampu hijau menyala 10 detik. Jika sensor B dalam kondisi ON lebih dari 3 detik, apapun kondisi sensor A baik OFF maupun ON maka lampu hijau menyala 15 detik

HASIL PENGUJIAN SISTEM DENGAN VARIASI KEPADATAN KENDARAAN

No 1 2

Sensor 1A OFF OFF

Sensor 1B OFF ON < 3 detik

3 4

ON < 3 detik ON < 3 detik

OFF ON < 3 detik

5 6

ON > 3 detik ON > 3 detik

OFF ON < 3 detik

7

OFF

ON > 3 detik

8 9

ON < 3 detik ON > 3 detik

ON > 3 detik ON > 3 detik

Kondisi Output Lampu hijau menyala 5 detik Lampu hijau menyala 10 detik Lampu hijau menyala 15 detik

. TABEL III LAMA PENYALAAN LAMPU di SETIAP JALUR TERHADAP VARIASI KEPADATAN KENDARAAN

No.

Tingkat Keramaian

Lampu Utara

Lampu Timur

Lampu Selatan

Lampu Barat

(kepadatan)

(detik)

(detik)

(detik)

(detik)

U

T

S

B

H

K

M

H

K

M

H

K

M

H

K

M

1.

0

0

0

0

5

2

21

5

2

21

5

2

21

5

2

21

2.

0

0

0

0,5

5

2

26

5

2

26

5

2

26

10

2

21

3.

0

0

0

1

5

2

31

5

2

31

5

2

31

15

2

21

4.

0

0,5

0,5

0

5

2

31

10

2

26

10

2

26

5

2

31

5.

0

0,5

0,5

1

5

2

36

10

2

31

10

2

31

10

2

31

6.

0

0

0,5

1

5

2

36

5

2

36

10

2

31

15

2

26

7.

0

0

1

0

5

2

31

5

2

31

15

2

21

5

2

31

8.

0

0

1

1

5

2

36

5

2

36

15

2

26

10

2

31

9.

0

0,5

1

1

5

2

46

10

2

41

15

2

36

15

2

36

Tabel IIIdi atas menunjukkan berapa lama lampu hijau, kuning dan merah menyala di setiap ruas jalan untuk beberapa tingkat kendaraan yang diambil secara acak pada saat pengujian. Ketika kondisi jalan sepi ditetapkan waktu nyala untuk lampu hijau adalah selama 5 detik, pada kondisi jalan agak ramai lampu hijau menyala 10 detik, dan pada kondisi jalan ramai lampu hijau menyala 15 detik.Tingkat kepadatan kendaraan diwakili dengan angka 0 untuk kondisi sepi, 0.5 kondisi agak ramai dan 1 untuk kondisi sangat ramai. Misalnya pada keadaan nomor 1, semua jalur berada pada kondisi sepi. Maka lampu hijau pada keempat jalur menyala dengan durasi waktu yang sama yaitu

selama 5 detik. Kemudian pada kondisi nomor 2, tingkat kepadatan kendaraan pada jalur barat adalah agak ramai yang diwakili dengan angka 0,5, maka lampu hijau pada jalur barat menyala selama 10 detik. Lampu merah pada jalur utara, timur dan selatan akan menyesuaikan sehingga menjadi 26 detik. IV. KESIMPULAN 1. Simulasi sistem lampu lalu lintas bersensor dengan menerapkan teori kendali sekuensial yang disimulasikan software Automation Studio 5.0 telah dilakukan dan telah berjalan dengan baik. 2. Lampu hijau di setiap ruas jalan menyala singkat jika tidak ada sensor yang aktif, menyala agak lama

27 Volume 1 Nomor 1, April 2014 _______________________________________________________________________________

Artikel Reguler _____________________________________________________________________________ jika sensor A aktif, dan menyala paling lama jika sensor B atau kedua sensor aktif. 3. Secara keseluruhan, hasil simulasi berjalan sukses dan telah sesuai dengan tujuan yang diharapkan. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada kedua orang tua, dosen pembimbing, teman-teman dan semua pihak yang telah membantu penyusunan laporan skripsi dan makalah ini. REFERENSI [1] D. Kurniawan and Y. Away. “Teknik Kendali Adaptif Berbasis Programmable Logic Controller Pada Lampu Lalu Lintas”. Banda Aceh : Universitas Syiah Kuala, Vol. 3. pp. 31-35, 2006. [2] M. A. Khattak. “PLC Based Intelligent Traffic Control System”. Peshawar : [s.n.], 2011. - 06 : Vol. 11. - IJENS. pp. 69-71. [3] F. Zhong and J. Wang. “Application of Intelligent Traffic Control Based on PLC”. Paris : Atlantis Press, 2013. ICCSEE. pp. 1044-1045. [4] S. S. Chavan and J. G. Rana. “Design of Intelligent Traffic Light Controller Using Embedded System”. Maharashtra : [s.n.], 2009. - IEEE. pp. 1086 – 1088.

28 Volume 1 Nomor 1, April 2014 _______________________________________________________________________________