PERANCANGAN KONTROL RUMAH CERDAS BERBASIS PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) DENGAN SCADA (SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION) SEBAGAI HMI (HUMAN MACHINE INTERFACE).

(1)

(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) DENGAN SCADA (SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION) SEBAGAI HMI

(HUMAN MACHINE INTERFACE)

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Dari Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro

Oleh

YOGA PRASETYO

E5051 1003267

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA BANDUNG

(2)

Perancangan Kontrol Rumah Cerdas

Berbasis PLC (Programmable Logic

Controller) Dengan SCADA

(Supervisory Control And Data

Acquisition) Sebagai HMI (Human

Machine Interface)

Oleh

Yoga Prasetyo

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar

Sarjana pada Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan

Universitas Pendidikan Indonesia

Februari 2015

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian,

(3)

PERANCANGAN KONTROL RUMAH CERDAS BERBASIS PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) DENGAN SCADA (SUPERVISORY CONTROL AND DATA AQUISITION) SEBAGAI HMI

(HUMAN MACHINE INTERFACE)

DISETUJUI DAN DISAHKAN OLEH PEMBIMBING:

Pembimbing I

Dr. Jaja Kustija, M.Sc. NIP. 19591231 198503 1 022

Pembimbing II

Drs. I Wayan Ratnata, S.T, M.Pd. NIP. 19580214 198603 1 002

Mengetahui,

Ketua Departemen Pendidikan Teknik Elektro

(4)

(5)

Yoga Prasetyo, 2015

Perancangan kontrol rumah cerdas berbasis PLC ( Programmable Logic controller) dengan SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition ) sebagai HMI ( Human Machine Interface )

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

ABSTRAK

Berkembangnya teknologi otomatis menuntut kemudahan dalam aktifitas manusia sehari-hari. Sistem teknologi otomatis tersebut kini semakin berkembang, bahkan telah merambah ke tempat tinggal manusia itu sendiri atau lebih dikenal dengan Rumah Cerdas. Pada penelitian ini dirancang sebuah alat kontrol rumah cerdas berbasis PLC (Programmable Logic Control) dengan SCADA (Supervisory

Control and Data Acquisition) sebagai HMI (Human Machine Interface). Alat ini terintegrasi dengan beberapa sensor seperti, sensor suhu, sensor gas, sensor PIR(gerak) , sensor jarak, sensor cahaya (LDR) yang terhubung dengan PLC produksi Scheider Electric varian Twido series dengan tipe TWDLCAE40DRF yang memiliki 24 input dan 16

output ditambah modul expansion TM2AMI4LT sebagai input analog ke PLC. Alat ini juga dilengkapi dengan teknologi RFID sebagai kunci digital. Alat ini dapat mengontrol berbagai peralatan rumah tangga dari jarak jauh dengan perantara aplikasi Team Viewer yang terpasang di server dan ponsel Android sebagai remote. Peralatan yang dikontrol adalah 6 buah lampu, 2 buah kipas, dan 1 buah buzzer. Selain dikontrol menggunakan remote peralatan tersebut juga dikontrol oleh sensor-sensor yang terpasang. Sistem ini dapat dipantau melalui SCADA yang juga menampilkan data-data berupa grafik dan log event (daftar kejadian) yang dapat dicetak.

Kata kunci : PLC, SCADA, HMI, Kontrol, Rumah Cerdas, RFID, Sensor

ABSTRACT

The development of automated technology demands ease in everyday human activities. The automated technology systems is increasingly growing, even has penetrated into human habitation itself, or better known as Smart Home. In this study designed a smart home controller-based PLC (Programmable Logic Control) with SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) as HMI (Human Machine Interface). This device is integrated with multiple sensors such as temperature sensors, gas sensors, PIR sensor (motion), proximity sensor, light sensor (LDR) connected with PLC production of Schneider Electric variants Twido series with type TWDLCAE40DRF which has 24 inputs and 16 outputs plus module TM2AMI4LT expansion as an analog input to a PLC.. This device is also equipped with RFID technology as a digital key. This device can control various home appliances remotely with intermediaries Team Viewer application installed on the server and the Android phone as a remote. Controlled equipment is 6 lamps, 2 pieces of fan, and 1 piece buzzer. In addition to using remote controlled equipment is also controlled by sensors installed. This system can also be monitored via SCADA displays the data in the form of graphs and event logs (list of events) that can be printed.

(6)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu DAFTAR ISI

1.6.Struktur Organisasi Penulisan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

(7)

2.1.11.PLC TWIDO TWDLCAE40DRF ... 18

2.2. SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) ... 19

2.3. RFID (Radio Frequency Identification) ... 21

2.3.1. Tag RFID ... 22

2.3.2. Reader RFID ... 23

2.3.3. Frekuensi radio karakteristik RFID ... 24

2.4. Mikrokontroler ATMega8535 ... 26

2.4.1. Arsitektur ATMega8535 ... 27

2.4.2. Fitur ATMega8535 ... 28

2.4.3. Konfigurasi ATMega8535... 29

2.4.4. Peta Memori ATMega8535 ... 30

2.5. Sensor asap dan gas MQ-2 ... 32

2.6. Sensor gerak / PIR ... 34

2.7. Sensor jarak Sharp GP2Y0A41SK0F ... 37

2.8. Sensor suhu LM35 ... 38

2.9. Sensor cahaya LDR (Light Dependent Resistor) ... 40

2.10. Software Vijeo Citect ... 42

2.10.1.Membuat Project Baru ... 44

2.10.2.Membuat Konfigurasi Computer Setup Wizard ... 45

2.10.3.Membuat Backup dan Restore Project ... 48

2.11. Software Team Viewer ... 49

3.2. Diagram Alir (Flowchart) Perancangan Sistem ... 57

3.3. Perangkat Keras (Hardware) ... 59

(8)

3.3.2. Rangkaian penguat sinyal sensor dan interface ... 60

3.3.3. Rangkaian catu daya ... 62

3.3.4. Rangkaian driver motor DC forward-reverse (H-Bridge) ... 63

3.4. Perangkat Lunak (Software) ... 64

3.4.1. Pembuatan perangkat lunak mikrokontroler ... 64

3.4.2. Pembuatan perangkat lunak PLC ... 66

3.4.3. Pembuatan SCADA sebagai HMI ... 69

BAB IV TEMUAN DAN PEMBAHASAN ... 74

4.1. Hasil Pembuatan Alat ... 74

4.1.1. Hasil pembuatan komponen software ... 74

4.1.1.1.Hasil pemrograman mikrokontroler ... 74

4.1.1.2.Hasil pemrograman PLC ... 75

4.1.1.3.Hasil pembuatan tampilan SCADA ... 76

4.1.2. Hasil pembuatan komponen hardware ... 79

4.2. Pengujian Alat ... 81

4.2.1. Pengujian komponen hardware ... 81

4.2.1.1.Pengujian perangkat input ... 81

4.2.1.1.1.Pengujian RFID ... 81

4.2.1.1.2.Pengujian sensor suhu ... 84

4.2.1.1.3.Pengujian sensor asap dan gas ... 86

4.2.1.1.4.Pengujian sensor cahaya ... 88

4.2.1.1.5.Pengujian Sensor PIR (Passive Infra Red) ... 89

4.2.1.2.Pengujian perangkat output ... 90

4.2.2. Pengujian komponen software ... 91

4.2.2.1.Pengujian tampilan SCADA ... 91

4.2.2.2.Pengujian kontrol jarak jauh dengan Team Viewer ... 95

4.2.3. Pengujian sistem keseluruhan ... 95

(9)

BAB V SIMPULAN IMPLIKASI DAN REKOMENDASI ... 98

5.1. Simpulan ... 98

5.2. Implikasi ... 98

5.3. Rekomendasi ... 98

DAFTAR RUJUKAN ... 100

(10)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Berkembangnya teknologi otomatis menuntut kemudahan dalam aktifitas

manusia sehari-hari. Sistem teknologi otomatis tersebut kini semakin

berkembang, bahkan telah merambah ke tempat tinggal manusia itu sendiri

atau lebih dikenal dengan Rumah Cerdas (Smart House). Pengontrolan

peratalan rumah tangga yang dahulunya harus dilakukan secara manual, kini

pengontrolan dapat dilakukan secara otomatis serta dapat dikendalikan dari

jarak jauh, dengan syarat ada jaringan yang menghubungkan komunikasi

antara manusia tersebut dengan pengontrol peralatan rumah tangga.

Salah satu pengontrol peralatan listrik yang paling banyak digunakan

adalah PLC (Programmable Logic Controller). PLC adalah perangkat

elektronik sederhana dengan ukuran kecil yang bekerja berdasarkan

rangkaian logika. PLC biasanya digunakan di pabrik yang membutuhkan

pengontrolan yang cukup fleksibel dan merupakan kontrol microprosessor

serbaguna yang dirancang untuk memenuhi tuntutan praktis industri dalam

bidang otomasi, sebagai pengganti sistem elektromekanis yang menjadi

tulang punggung pengendalian pada sistem atau proses yang kompleks.

Sebagai perangkat pendukung sensor gerak dapat digunakan untuk

mendeteksi keberadaan seseorang dalam rumah tersebut, maka apabila tidak

dideteksi seseorang dalam rumah tersebut, lampu dalam rumah akan mati,

dan sensor cahaya akan menyalakan lampu saat hari mulai gelap sehingga

penggunaan energi listrik dapat lebih efisien, selain itu dengan

ditambahkannya sensor suhu, sensor asap dan teknologi RFID (Radio

Frequency Identification) dapat menjadi sistem keamanan dan peringatan dini

(11)

Penggunaan sistem kendali berbasis PLC (Programmable Logic

Controller) yang mampu menghasilkan sistem dengan kinerja yang sangat

baik, selain itu sistem ini juga handal dan fleksibel karena apabila terjadi

perubahan maupun perkembangan, sistem kontrol dapat diubah dengan

mudah melalui pemrograman yang menyesuaikan kebutuhan.

Pengontrolan sistem kendali ini dituntut untuk mampu dioperasikan secara

real time, cepat dan mudah dilakukan oleh manusia sehingga dipergunakan

Human Machine Interface untuk tampilan yang menjadi penghubung antara

manusia dengan mesin/peralatan serta memberikan informasi secara real time.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan sebelumnya,

maka dapat ditentukan rumusan masalah yaitu :

1. Bagaimana merancang sistem kontrol rumah cerdas menggunakan PLC

(Programmable Logic Controller)

2. Bagaimana mengkombinasikan antara sistem kontrol tersebut dengan

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) sebagai HMI

(Human Machine Interface)

1.3. Batasan Masalah

Agar penyelesaian masalah yang dilakukan tidak meyimpang dari ruang

lingkup yang ditentukan, maka akan dilakukan pembatasan masalah. Adapun

batasan masalah ini ialah sebagai berikut :

1. Perancangan sistem ini menggunakan PLC (Programable Logic

Control) yang menggunakan Ladder diagram sebagai bahasa

Pemrograman.

2. Perancangan tampilan SCADA menggunakan software Vijeo Citect

(12)

3

3. Komunikasi antara PLC dengan PC dan Integrasi antara beberapa

sensor seperti sensor asap, sensor suhu, sensor gerak (PIR), dan sensor

jarak sebagai masukan.

4. Unit-unit beban pada miniatur yang diawasi dan dikontrol secara

realtime hanya unit penerangan (lampu) dan pendingin ruangan (kipas).

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan penulisan skripsi ini adalah :

1. Merancang dan membuat sistem kontrol rumah cerdas menggunakan

PLC (Programmable Logic Controller) yang disimulasikan dengan

model miniatur sehingga dapat mewakili pengaplikasiannya pada

rumah yang sebenarnya.

2. Mengkombinasikan antara sistem kontrol tersebut dengan SCADA

(Supervisory Control and Data Aquisition) sebagai HMI (Human

Machine Interface) untuk keperluan pengawasan dan pengontrolan

secara real time.

1.5. Manfaat Penelitian

Penyusunan Skripsi ini secara umum bermanfaat dalam menambah dan

meningkatkan pengetahuan dibidang elektronika khususnya bidang teknik

elektro. Dijadikan sarana untuk mengimplementasikan ilmu pengetahuan dan

teknologi yang dapatkan selama mengikuti perkuliahan di DPTE FPTK UPI

ke dalam dunia nyata.

Memberi gambaran tentang sistem rumah cerdas kepada masyarakat

umum dan sebagai tambahan pengetahuan tentang rumah tinggal dimasa

mendatang yang terintegrasi dengan SmartGrid.

1.6. Struktur Organisasi Penulisan

Adapun penulisan skripsi yang berisi dasar teori, dokumentasi dari

(13)

pengerjaan skripsi. Penulisan skripsi ini akan dibagi menjadi beberapa pokok

bahasan sebagai berikut:

1. BAB I, PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah,

tujuan, manfaat, metodologi perancangan dan struktur organisasi

penulisan skripsi.

2. BAB II, TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi tentang teori-teori pendukung dalam perancangan

sistem, yang meliputi sensor-sensor yang akan digunakan, teori dasar

PLC dan teori dasar SCADA

3. Bab III, METODE PENELITIAN

Bab ini berisi tentang prinsip kerja sistem, spesifikasi sistem,

perancangan perangkat keras, menjelaskan format SCADA, dan

menjelaskan perancangan perangkat lunak.

4. Bab IV, TEMUAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang hasil dan pengujian alat berupa software

dan hardware.

5. Bab V, SIMPULAN IMPLIKASI DAN REKOMENDASI

Bab ini berisi kesimpulan yang dapat diambil dari skripsi ini

(14)

[Type text]

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB III

METODE PENELITIAN

Penelitian ini menggunakan metode penelitian eksperimen (uji coba).

Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah membuat suatu kontrol

rumah cerdas yang terhubung dengan SCADA sebagai HMI. Penelitian

eksperimen ini dilakukan pada perancangan sistem, baik pada perancangan

perangkat keras (hardware) maupun perancangan perangkat lunak (software).

3.1 Prinsip Kerja Sistem

Pada dasarnya prinsip kerja sistem ini akan disesuaikan dengan keinginan

konsumen. Peralatan apa saja yang dikendalikan dan ruangan mana saja yang

harus dipantau dengan sensor. Namun agar lebih bersifat umum, maka

peralatan yang digunakan adalah peralatan mendasar yang biasa digunakan

seperti lampu, kipas, motor listrik dll.

Perancangan sistem keseluruhan dimulai dengan perencanaan pemasangan

sensor-sensor di tempat-tempat tertentu yang sesuai dengan karakteristik dan

prosedur yang telah ditetapkan oleh produsen sensor.

3.1.1 Blok diagram dan fungsinya

Secara umum sistem terdiri atas beberapa bagian yang dapat digambarkan

(15)

Gambar 3.1 : Blok Diagram Keseluruhan

(sumber : Data Percobaan)

Secara umum, sistem terbagi menjadi beberapa bagian yaitu sensor input,

saklar manual, perangkat keluaran, perangkat komunikasi, server dan HMI,

serta kontroler (PLC) sebagai pengontrolnya.

1. Sensor

Sensor yang digunakan untuk sistem ini terbagi menjadi 2 Tipe,

pertama sensor analog seperti sensor suhu, sensor jarak, serta sensor

gas. Kedua sensor digital seperti sensor PIR, sensor cahaya.

2. Saklar manual

Saklar manual merupakan perangkan masukan yang menerima

respon secara langsung dari pemakai dan dieksekusi langsung

ditempat (lokal). Saklar manual ini berfungsi untuk menyalakan dan

mematikan lampu.

3. Perangkat keluaran

Perangkat ini merupakan peralatan yang secara langsung dikontrol

oleh kontroler. Perangkat ini berupa lampu, blower (kipas), motor

listrik, buzzer, dan perangkat-perangkat lain yang memerlukan catu

daya.

4. Perangkat komunikasi

Perangkat ini merupakan peralatan penghubung antara kontroler

dengan server, baik menggunakan kabel maupun tanpa kabel,

(16)

56

5. Server dan HMI

Perangkat ini adalah pusat memantauan dan pengendalian peralatan

yang dikontrol oleh PLC. Perangkat ini berupa seperangkat personal

komputer lengkap dengan akses internet dan WLAN.

6. Kontroler

Perangkat kontrol yang digunakan adalah Programmable Logic

Controller (PLC) produksi dari Scheider Electric varian TWIDO

dengan tipe TWDLCAE40DRF. Tipe ini bercatu daya 220 volt AC

yang memiliki 24 input digital dan 16 output digital. Sedangkan

untuk masukan analog menggunakan modul analog TM2AMI4LT

dengan spesifikasi 4 masukan analog. PLC tipe ini juga telah

didukung oleh fitur Ethernet dengan port RJ-45. Selain

menggunakan PLC, kontroler yang digunakan untuk

menterjemahkan RFID adalah mikrokontroler ATMega8535.

3.1.2 Deskripsi Kerja Sistem

Kontrol rumah cerdas berbasis PLC dengan SCADA sebagai HMI adalah

sistem kontrol yang berfungsi untuk mengontrol (menghidupkan dan

mematikan) berbagai peralatan rumah tangga seperti lampu, kipas dan buzzer

secara otomatis dan manual, serta dapat dilakukan dari jarak jauh. Selain

dapat mengontrol peralatan sistem ini juga dapat mengaktifkan alarm

peringatan dini kebakaran dan kebocoran gas. Sistem ini juga dilengkapi

sistem keamanan dari tindak kejahatan pencurian saat penghuni keluar rumah

yang dapat diaktifkan dan dinonaktifkan dengan RFID sebagai kunci

elektronik. Sistem ini juga dilengkapi dengan sensor jarak yang akan menjadi

trigger untuk menutup gerbang setelah mobil masuk ke garasi dengan jarak

tertentu, di ruang depan dipasang sebuah sensor PIR yang dapat mendeteksi

gerakan manusia untuk menyalakan lampu sehingga apabila ada seseorang

(17)

pendeteksian juga dapat disesuaikan karena sensor ini hanya mendeteksi

berdasarkan perubahan panas yang dipancarkan saat tubuh manusia bergerak,

selain di ruang depan sensor PIR ini juga dipasang di ruang tengah dan kamar

kecil.

Di ruang tengah dipasang sebuah kipas pendingin ruangan yang akan aktif

saat suhu ruangan >30oC sehingga suhu ruangan tetap dalam kondisi sejuk.

Di dapur juga dipasang kipas yang berfungsi untuk menetralisir udara saat

dideteksi asap dan gas yang mudah terbakar, kipas dalam ruangan ini akan

menyala saat sensor gas mendeteksi adanya kandungan gas tersebut dalam

ruangan.

Sedangkan untuk menyalakan lampu teras digunakan sebuah sensor

cahaya (LDR), sehingga saat kondisi mulai gelap lampu akan menyala secara

otomatis.

Selain dikontrol menggunakan sensor, peralatan-peralatan juga dapat

dikontrol menggunakan SCADA dari jarak jauh, dan lampu-lampu ruangan

juga dapat dinyalakan dengan menggunakan saklar konvensional (manual).

Sistem ini juga dilengkapi dengan autoswitch power yang berfungsi untuk

memindahkan sumber tegangan saat listrik padam, sehingga sistem selalu

aktif.

3.2 Diagram Alir (Flowchart) Perancangan Sistem

Tahapan pembuatan alat ini diawali dengan merancang konsep alat secara

keseluruhan, mulai dari konsep kerja hardware dan software. Setelah

merancang konsep secara keseluruhan maka akan diketahui

komponen-komponen apa saja yang akan digunakan, mulai dari komponen-komponen aktif maupun

komponen pasif. Setelah ditentukan komponen apa saja yang digunakan,

tahapan selanjutnya adalah pembelian peralatan dan komponen yang

(18)

58

Setelah semua komponen yang dibutuhkan tersedia, maka harus dilakukan

pengecekan peralatan dan komponen tersebut, apakah semua komponen dan

peralatan berfungsi dengan semestinya, apabila ditemukan komponen ataupun

peralatan yang rusak, maka harus diganti dengan yang baru.

Tahapan selanjutnya adalah perancangan rangkaian dari

komponen-komponen yang telah dicek dan berfungsi normal. Setelah rangkaian selesai

dibuat, dilanjutkan dengan pembuatan rangkaian layout pada PCB, rangkaian

layout PCB ini dibuat menggunakan bantuan software Orcad 9.2.3.

Setelah layout PCB selesai dibuat, dilanjutkan dengan pemasangan

komponen-komponen pada PCB yang dilanjutkan dengan pengujian pada

rangkaian PCB tersebut, apabila ditemukan kesalahan atau fungsi yang

abnormal, maka rangkaian harus dirancang ulang.

Apabila rangkaian pada PCB telah berfungsi sebagaimana mestinya, maka

tahap selanjutnya perancangan dan pembuatan model, model yang dimaksud

adalah rumah miniatur yang akan mewakili rumah yang sebenarnya dengan

ukuran yang telah disesuaikan. Model dibuat menggunakan dengan kayu

ringan sehingga model tidak terlalu berat meskipun berukuran 1 m2 .

Selanjutnya adalah proses pengamatan dan pemeriksaan apakah model telah

sesuai dengan rancangan yang disiapkan. Jika model telah sesuai, dilanjutkan

dengan perakitan peralatan atau komponen pada model yang telah dibuat.

Langkah berikutnya yaitu perancangan dan pembuatan Ladder diagram.

Ladder diagram adalah bahasa pemrograman yang digunakan PLC. Bahasa

pemrograman ini merupakan bahasa permrograman tingkat tinggi yang

penyusunannya berdasarkan pada rangkaian listrik. Software yang digunakan

untuk membuat program ladder diagram adalah Twido Suite versi 2.3.0.

Twido suite adalah satu-satunya software yang mendukung PLC Twido

series, yaitu PLC yang digunakan pada sistem ini. Selain membuat ladder diagram, juga dibuat program untuk mikrokontroler yang akan digunakan

(19)

mikrokontroler ini adalah bahasa basic, bahasa tingkat tinggi yang dibuat

menggunakan software BASCOM AVR versi 1.11.9.0.

Setelah pembuatan program selesai, program diuji agar diketahui jika

terjadi kesalahan, apabila program telah sesuai maka dilanjutkan dengan

merancang dan membuat HMI yang akan menjadi tampilan pengubung antara

pengguna dengan kontroler. Pembuatan HMI ini dibutuhkan kreatifitas yang

tinggi agar HMI terlihat user friendly (mudah dimengerti), animatif dan

menarik, yang dilanjutkan dengan pengujian.

Apabila semua komponen telah selesai dibuat, tahap selanjutnya adalah

pengujian sistem secara keseluruhan. Pengujian secara keseluruhan ini

bertujuan untuk mengetahui kegagalan fungsi pada sistem, jika ditemukan

kegagalan fungsi pada sistem, maka dilakukan pengecekan dan perbaikan

yang dilanjutkan dengan pengujian kembali. Setelah semua sistem berjalan

normal, tahap akhir adalah penyusunan laporan atau karya tulis yang akan

memuat tentang sistem secara menyeluruh. Berikut adalah diagram alir

(20)

60

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu Mulai

Gambar 3.2 : Diagram Alir (flowchart) perancangan alat

(21)

Perangkat keras secara umum disesuaikan dengan fungsi dari blok

diagram sistem yang digambarkan pada gambar 3.1. Secara fisik perangkat

keras tersebut dipasang pada model miniatur dengan desain denah seperti

yang terlihat pada gambar berikut.

Gambar 3.3 : Desain denah model miniatur

Karena sensor-sensor yang digunakan adalah sensor-sensor yang

digunakan untuk mikrokontroler yang memiliki range tegangan keluaran

sangat kecil, agar range tegangan keluaran sensor dapat dibaca oleh PLC,

maka digunakan rangkaian penguat pada sensor-sensor.

3.3.2 Rangkaian penguat sinyal sensor dan interface

Rangkaian sensor suhu LM35 yang dirancang merupakan aplikasi

gabungan antara sensor suhu LM35 dan rangkaian Op-Amp. Hal ini

bertujuan untuk memenuhi range tegangan analog input PLC yang

(22)

62

menghasilkan tegangan 10 mV /oC, dan mampu mengukur suhu hingga

100oC yang berarti LM35 menghasilkan tegangan maksimal sebesar 1000mV

atau 1 Volt. Karena rangkaian pembacaan yang terlalu kecil, dimana PLC

memiliki modul analog input yang berkerja pada range 0 – 10 Volt yang

memiliki jenis data tipe word pada alamat memorinya sehingga bilangan yang

mempresentasikan 0 – 10 volt adalah sebanyak 216 atau setara 65536 bilangan

biner. Karena analog input PLC bertipe single-ended untuk positifnya saja,

maka diinterpretasikan kedalam bilangan integer yang hanya mampu

melakukan pembacaan bilangan sebesar 0 – 32767 untuk tegangan operasi 0 –

10 Volt. Karena tegangan output yang terlalu kecil tersebut maka dibuat

rangkaian penguatan sebesar 10 kali dengan skematik seperti pada gambar

3.4.

Gambar 3.4 : Rangkaian penguat sinyal sensor LM35

Dengan rangkaian seperti gambar 3.4, jika terukur suhu 32oC, maka

tegangan output yang tadinya hanya 0,32 volt dikuatkan 10 kali menjadi

3,2oC. Sensor jarak dan sensor gas juga menggunakan rangkaian penguat

op-amp. Sedangkan sensor PIR dan sensor cahaya (LDR) yang merupakan

sensor digital, menggunakan relay sebagai interface dengan PLC. Rangkaian

interface antara sensor digital dan PLC menggunakan transistor seperti pada

(23)

Gambar 3.5 : Rangkaian interface sensor LDR dan PIR ke PLC

3.3.3 Rangkaian catu daya

Kebanyakan sensor-sensor yang digunakan memiliki tegangan kerja

sebesar 5 VDC. Sedangkan untuk tegangan kerja rangkaian op-amp sebesar

12 VDC. Ditambah lagi tegangan input PLC harus sebesar 24 VDC. Maka

dari itu untuk memasok daya pada komponen-komponen yang digunakan

diperlukan catu daya yang memiliki tegangan 5, 12, dan 24 volt. Tegangan

tersebut dihasilkan dari Trafo step down yang diberi rangkaian rectifier dan

dipasang IC regulator 7805, 7812, dan 7824. Skematik rangkaian catu daya

(24)

64

Gambar 3.6 : Rangkaian catu daya

Seluruh rangkaian penguat sensor dan interface antara sensor dan PLC

dibuat dalam sebuah PCB agar terlihat lebih rapi, sehingga lebih mudah

dalam melakukan pengecekan dan perbaikan apabila terjadi kesalahan.

Layout PCB yang dibuat menggunakan software Orcad 9.2.3 terlihat seperti

(25)

Gambar 3.7 : Hasil layout PCB

3.3.4 Rangkaian driver motor DC forward-reverse (H-Bridge)

Untuk menggerakkan pagar dibutuhkan sebuah motor. Agar motor dapat

berputar bolak-balik (forward-reverse) maka dibutuhkan rangkaian driver

motor. Rangkaian driver forward-reverse motor DC biasa disebut rangkaian

H-Bridge karena rangkaiannya mirip dengan huruf H, gambar 3.8 merupakan

rangkaian skematiknya.

Gambar 3.8 : Rangkaian Skematik driver motor DC

(26)

66

Gambar 3.9 : Hasil layout PCB driver motor DC

3.4 Perangkat Lunak (Software)

Proses pembuatan perangkat lunak ini terdiri dari tiga jenis, yaitu

pembuatan perangkat lunak untuk memprogram mikrokontroler

ATMega8535, pembuatan perangkat lunak untuk memprogram PLC dan

pembuatan perangkat lunak SCADA untuk HMI.

3.4.1. Pembuatan perangkat lunak mikrokontroler

Pembuatan perangkat lunak ini bertujuan untuk mengatur cara kerja

port-port dari mikrokontroler yang telah terhubung dengan beberapa rangkaian

sehingga terjadi sinkronisasi sistem. Pada pembuatan perangkat lunak untuk

mikrokontroler digunakan software BASCOM AVR dengan menggunakan

bahasa Basic. Program yang dibuat untuk mikrokontroler ini adalah program

yang berkerja untuk pembacaan sistem RFID yang terhubung dengan pin

Receiver (Rx) dan Tranceiver (Tx) yang berada di port D.0 dan port D.1.

Ditambahkan sebuah buzzer yang terhubung ke port A.0 sebagai indikator

bahwa pembacaan RFID telah selesai. Sedangkan relay yang digunakan

sebagai interface antara mikrokontroler dan PLC terhubung melalui port C.0

dan port C.1. Sedangkan seluruh port B digunakan untuk LCD 16x2 yang

berguna untuk menampilkan ID dari RFID tag dan status yang sedang aktif.

(27)

mikrokontroler menggunakan BASCOM AVR dan diagram alir

pemrograman pada mikrokontroler.

Gambar 3.10 : Pemrograman pada mikrokontroler menggunakan BASCOM

AVR 1.11.9.0

(28)

68

Start

Gambar 3.11 : Diagram alir pemrograman pada mikrokontroler

3.4.2. Pembuatan perangkat lunak PLC

Perangkat lunak pada PLC ini merupakan program utama pada sistem.

Karena seluruh peralatan yang dikontrol pada sistem ini menggunakan PLC,

dan untuk mengatur kerja PLC dibutuhkan sebuah program. Bahasa

pemrograman yang digunakan untuk PLC adalah Ladder Diagram.

Digunakannya Ladder Diagram sebagai bahasa pemrograman ini karena

Ladder Diagram merupakan bahasa permrograman PLC yang sudah

distandarisasi di dunia, selain itu bahasa ini juga mudah dipahami. Pembuatan

Ladder Diagram ini menggunakan software Twido Suite versi 2.3.0

(29)

Gambar 3.12 : Pemrograman pada PLC menggunakan software Twido Suite

versi 2.3.0

(30)

70

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu Start

Gambar 3.13 : Diagram Alir Pemrograman PLC

(31)

(32)

72

Gambar 3.14 : Lanjutan Diagram Alir Pemrograman PLC

3.4.3. Pembuatan SCADA sebagai HMI

Pembuatan SCADA sebagai HMI bertujuan untuk mempermudah user

dalam proses pengawasan dan pengontrolan. HMI (Human Machine

Interface) berfungsi sebagai jembatan bagi manusia dengan operator untuk

memahami proses yang terjadi. Proses integrasi antara HMI dan PLC dapat

dilihat pada gambar berikut:

Gambar 3.15 : Proses Intergrasi HMI dan PLC

Gambar 3.15 menunjukkan masing-masing komponen yang saling

berhubungan sebagai satu sistem yang terintegrasi. Mulai dari data pada input

real plan dikirim ke PLC untuk diolah dan dieksekusi sesuai program yang

telah dirancang, kemudian data tersebut dibaca oleh komputer dengan

(33)

tersebut dan operator dapat memberikan data pada PLC untuk diteruskan ke

output real plan sesuai program yang dirancang.

Agar PLC dan HMI bisa berkomunikasi maka diperlukan konfigurasi

pada PLC dan aplikasi Vijeo Citect. Baik itu konfigurasi IP Address maupun

Vijeo Citect I/O driver sehingga HMI yang telah dibuat dapat berkomunikasi

dengan PLC melalui Ethernet. Karena Vijeo Citect juga mendukung untuk

PLC dari brand lain selain Schneider Electric, maka Protokol yang digunakan

adalah Protokol Modbus/TCP (Ethernet).

Setelah melakukan konfigurasi komunikasi yang harus dikonfigurasi

selanjutnya adalah konfigurasi variabel-variabel yang digunakan untuk

(34)

74

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu Start

Inisialisasi

Input Username dan

Password

Username dan

Password sesuai ? Akses kontrol penuh

Hanya Monitoring Tidak Ya

Pilihan peralatan yang dikontrol

Selesai

Eksekusi

Gambar 3.16 : Diagram Alir pengontrolan menggunakan HMI

Pada gambar 3.16 menunjukkan proses pengontrolan menggunakan HMI.

Untuk melakukan pengontrolan menggunakan HMI diperlukan login terlebih

dahulu agar tidak setiap orang bisa melakukan pengontrolan dan untuk

(35)

Gambar 3.17 : Tampilan tab monitoring

Pada gambar 3.17 merupakan tampilan HMI tab monitoring. Pada tab ini

dapat dilihat status lampu-lampu yang menyala dan yang padam. Pada tab ini

(36)

76

Gambar 3.18 : Tampilan tab pengawasan dan kontrol

Pada gambar 3.18 adalah tampilan HMI tab pengawasan dan kontrol.

Disini dapat melakukan pegontrolan lampu-lampu dan fan (Kipas). Disini

juga ditampilkan suhu ruangan dan tingkat kepekatan udara.

Gambar 3.19 : Tampilan tab Grafik

Pada gambar 3.19 adalah tampilan grafik untuk akuisisi data. Grafik yang

ditampilkan dapat berupa analog dan digital. Untuk data analog yang

ditampilkan adalah suhu dan kepekatan udara. Sedangkan data digital yang

(37)

Gambar 3.20 : Tampilan tab Log Even

Pada gambar 3.20 adalah tampilan Log Event. Pada tab Log Event

ditampilkan daftar kejadian untuk perubahan keadaan peralatan-peralatan

yang dikontrol. Pada tab ini juga terdapat waktu kejadian sehingga dapat

(38)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB V

SIMPULAN IMPLIKASI DAN REKOMENDASI 5.1 Simpulan

1. Sistem kontrol rumah cerdas berbasis PLC (Programmable Logic

Controller) dengan SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) sebagai HMI (Human Machine Interface) diprogram

menggunakan ladder diagram lalu disimpan pada memori PLC yang

mengacu pada perangkat input seperti sensor analog dan sensor digital

dan perangkat output seperti lampu, kipas, dan motor DC bekerja

dengan baik.

2. SCADA yang dikombinasikan dengan sistem kontrol PLC sebagai

media pengawasan dan kontrol jarak jauh dapat berkomunikasi dengan

PLC yang sebelumnya telah di-setting IP address dan pengalaman

memori pada PLC untuk dibaca software SCADA dapat bekerja dengan

baik.

5.2 Implikasi

1. Dengan adanya sistem ini tingkat keamanan rumah dari tindak

kriminalitas pencurian dapat ditingkatkan, karena sistem dilengkapi

dengan sensor gerak yang dapat mendeteksi gerakan manusia dan akan

memicu nyala alarm saat sistem keamanan diaktifkan.

2. Dengan adanya sistem ini tingkat kebakaran yang diakibatkan

kebocoran gas dapat diminimalisir karena sensor gas akan mendeteksi

jika ada kandungan gas metana dan akan mengaktifkan alarm untuk

peringatan dini.

3. Dengan adanya sistem ini peralatan rumah tangga dapat terawasi lama

penggunaannya berdasarkan waktu saat peralatan tersebut menyala

(39)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu 5.3 Rekomendasi

1. Mengingat pentingnya pembuatan sistem yang berguna sebagai

pengawasan terhadaap peralatan rumah tangga, tindak kriminalitas dan

pendeteksi kebocoran gas dapat ditekan, maka diharapkan dapat

mengembangkan sistem ini lebih jauh lagi dengan perangkat kontrol

yang lebih ekonomis untuk skala rumah tangga.

2. Penambahan analisis penggunaan energi untuk pendingin dalam sebuah

ruangan (VA/m2) yang menggunakan satuan BTU (British Thermal

Unit) sebagai acuan referensi.

3. Penggunaan CCTV sangat disarankan agar setiap sudut rumah dapat

terawasi secara visual.

4. Penambahan springkle pada sistem untuk menindaklanjuti peringatan

saat terjadi kebakaran.

5. Disarankan menggunakan software Vijeo Citect full version, agar

seluruh fitur termasuk fitur Network server dan running selama 24 jam

(40)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu DAFTAR RUJUKAN

Abdillah, Margiono(2013) Standar Bahasa Pemrograman PLC [Online]. diakses : http://margionoabdil.blogspot.com/2013/01/standar-bahasa-pemrograman-plc.html [24 Oktober 2014]

Alistia, Bagus Rifqi(2008) Cara Kerja Sensor PIR [Online]. diakses : https://bagusrifqyalistia.wordpress.com/2008/12/12/cara-kerja-sensor-pir/ [26 Oktober 2014]

Andaro, Mike Lies.(2008). Rancang Bangun Sistem Rumah Cerdas Menggunakan

Programmable Logic Control. Skripsi Depok: Jurusan Teknik Elektro.

Universitas Indonesia.

Atmel. (TT). Datasheet ATMega8535 [Online]. Diakses

www.atmel.com/images/doc2502.pdf [4 Januari 2015]

CAPIEL (1982). Programmable Logic Controllers [Online]. Diakses http://www.capiel.eu [24 Januari 2015]

Cooper, W.D. (1994). Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran. Jakarta: Erlangga.

Efendi, Asnal.(2013). Perancangan Pengontrolan Pemanas Air Menggunakan

PLC Siemens S7-1200 dan Sensor Arus ACS712. Jurnal Teknik Elektro

Vol.2 No. 3 Institut Teknologi Padang Hlm 12-19

Marshal, Citra.(2012). Rancang Bangun Sistem monitoring Daya Pada Rumah

Cerdas. Skripsi Depok: Jurusan Teknik Elektro. Universitas Indonesia

National Semiconductor. (TT). Datasheet LM35 [Online]. Diakses

www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf [4 Januari 2015]

NEMA. (TT). Programmable Controllers (PLC), Part 1: General Information [Online]. Diakses http://www.nema.org [24 Januari 2015]

Putra, A. Eko. (2007). PLC Konsep, Pemrograman dan Aplikasi. Yogyakarta: Gava Media

(41)

Schneider. (TT). Datasheet TWDLCAE40DRF compact PLC base Twido [Online]. Diakses http://www.ops-ecat.schneider-electric.com [24 Januari 2015]

Schop, John. (tt). An Introduction to Grafcets [Online]. Diakses http://www.plcdev.com/introduction_grafcets [16 Desember 2014]

Seedstudio. (TT). Datasheet MQ-2 [Online]. Diakses

http://www.seeedstudio.com/depot/datasheet/MQ-2.pdf [24 Januari 2015]

Sharp. (TT). Datasheet Sharp GP2Y0A41SK0F [Online]. Diakses

sharp-world.com/.../datasheet/gp2y0a41sk_e.pdf [14 Januari 2015]

Supriatna, Dedi. (2007). Studi Mengenai Aspek Privasi Pada Sistem RFID. Jurnal Bandung. Institut Teknologi Bandung.

Sulistiyo, Teguh Edi. (2012) Pengertian SCADA (Supervisory Control and Data

Acquisition) [Online]. diakses : http://teguhpati.blogspot.com/2012/11/pengertian-scada-supervisory-control.html [24 Oktober 2014].

Tanpa Nama. (2014). Pedoman Penulisan Karya Ilmiah. Bandung: Penerbit UPI.

Tanpa Nama. (2011) PLC(Programmable Logic Control) – Suatu Pengantar

[Forum Online]. diakses : http://www.forumsains.com/artikel/36/?print [24 Oktober 2014]. detector-module.html [16 Desember 2014]

Tanpa Nama. (2012). Sensor Cahaya Ldr [Online]. Diakses http://elektronika-

dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensor-cahaya-ldr-light-dependent-resistor/ [16 Desember 2014]

Tanpa Nama. (2011). Program Mengakses Sensor Jarak Sharp Gp2d12 Menggunakan Codevision Avr [Online]. Diakses http://elektro-

(42)

102

Tanpa Nama. (2010) Sejarah dan Pengantar PLC [Online]. diakses : http://sorsow.blogspot.com/2010/10/sejarah-dan-pengantar-plc.html [24 Oktober 2014].

Tanpa Nama. (TT) Panduan Pelatihan PLC Twido Tingkat Dasar.

Tanpa Nama. (TT) Quickstart Tutorial Vijeo Citect V7.20.

Tanpa Nama. (TT) SCADA [Online]. diakses http://id.wikipedia.org/wiki/SCADA [18 Desember 2014]

Tanpa Nama. (TT). Economy ELC-12 Series [Online]. Diakses http://www.xlogic-plc.com/product.php?class=33&classIndex=product [20 Januari 2015]

Tanpa Nama. (TT). PLC XP and CP series [Online]. Diakses https://opcfoundation.org/products/view/264 [20 Januari 2015]

Tanpa Nama. (TT). PLC Controls [Online]. Diakses

http://www.vanderleun.nl/en/products/marine/PLC_Controls [20 Januari 2015]

Tanpa Nama. (2011). Sistem Pengndali PLC [Online]. Diakses http://tiptlsmkn1smi.blogspot.com/2011/03/sistem-pengendali-plc.html [20 Januari 2015]

Tanpa Nama. (2012). Proses I/O [Online]. Diakses

https://berbagiubuntu.wordpress.com/2012/06/15/proses-io/ [16 Januari 2015]

Tanpa Nama. (tt). Function Block Diagram FBD [Online]. Diakses https http://infosys.beckhoff.com/content/1033/tc3_plc_intro/html/Function_Blo ck_Diagram_FBD.htm [16 Januari 2015]

Tanpa Nama. (tt). PLC step-7 Unit three [Online]. Diakses https http://multidict.net/clilstore/page.php?id=237 [16 Januari 2015]

Tanpa Nama. (tt). PLC Programmable [Online]. Diakses

https://www.kw-software.com [16 Desember 2014]

Wicaksono, Handy (2013). Unofficial Beginner’s Guide to S7-200 Siemens PLC. Yogyakarta: Graha Ilmu

Yunan, S M.(2010). Rancang Bangun Motorized Valve Terkontrol Secara Digital

(43)

SCADA/HMI. Tesis Depok: Program Magister Fisika. Universitas