2. TEORI PENUNJANG. 6 Universitas Kristen Petra

(1)

6

Universitas Kristen Petra

2.1. Programmable Logic Control (PLC)

PLC pertama kali dikembangkan pada tahun 1968 dimana sebelumnya dunia industri masih menggunakan sistem kontrol yang menggunakan relay.

Keunggulan PLC dibandingkan dengan penggunaan relay adalah :

1. Dapat digunakan untuk berbagai aplikasi industri, operator dapat langsung mengganti program tanpa harus melakukan pemasangan ulang kabel.

2. PLC dapat digunakan untuk mengatur proses industri yang sederhana maupun yang melibatkan berbagai kondisi proses industri yang kompleks.

3. Proses monitoring dapat dilakukan menggunakan SCADA sehingga operator dapat mengetahui proses produksi yang sedang dikerjakan oleh PLC.

Di dalam dunia industri, PLC sering digunakan dalam berbagai aplikasi kontrol seperti mengatur kecepatan motor conveyor, mengontrol lengan robot, dan lain-lain. Secara garis besar konstruksi PLC terbagi dalam :

1. Input Interface

Input Interface merupakan device yang secara khusus difungsikan hanya untuk menerima input-an. Input Interface mempunyai kemampuan isolasi dan pengkondisi sinyal, sehingga sensor-sensor dapat disambungkan tanpa membutuhkan rangkaian tambahan apapun. Jenis-jenis input-an yang biasa digunakan adalah limit switch, photoelectric switch, rotary encoder, proximity switch. Level tegangan yang digunakan pada input interface biasanya 24 volt.

2. Output Interface

Output Interface merupakan device yang secara khusus difungsikan hanya untuk mengeluarkan output. Output interface juga mempunyai kemampuan isolasi seperti pada input interface. Output device pada PLC memiliki beberapa tipe antara lain relay, transistor, dan triac.

(2)

• Output device tipe relay, sinyal dari output PLC digunakan untuk mengoperasikan sebuah relay, oleh karena itu PLC dapat menyuplai arus keluaran yang relatif besar. Relay juga berfungsi untuk mengisolasi PLC dari rangkaian-rangkaian output eksternal.

Akan tetapi, relay relatif lambat dalam pengoperasian. Output device tipe ini cocok digunakan untuk pensaklaran AC dan DC.

• Output device tipe transistor menggunakan sebuah transistor untuk menyuplai arus keluaran ke rangkaian-rangkaian output eksternal.

Pada output device tipe ini proses pensaklaran dapat dilakukan lebih cepat daripada menggunakan relay. Akan tetapi, output device tipe ini beberapa kelemahan yaitu hanya dapat digunakan untuk menangani pensaklaran DC, device ini akan rusak apabila terjadi arus berlebih maupun tegangan balik yang cukup tinggi.

Pada device ini disertakan pelindung yaitu sebuah sekring atau suatu mekanisme proteksi built in. Isolator optic digunakan untuk isolasi dari rangkaian-rangkaian output eksternal.

• Output device tipe triac menggunakan isolator optic sebagai isolasinya, output device tipe ini hanya dapat digunakan untuk mengontrol beban-beban eksternal AC. Device ini sangat mudah rusak akibat arus berlebih, oleh karena itu digunakan sekring untuk melindungi output device tipe ini.

3. Memori

PLC memiliki beberapa unit memori yang memiliki kegunaan masing- masing. Operating system sebenarnya adalah sebuah system perangkat lunak yang mengkoordinasi kerja PLC. Ladder diagram, nilai dari timer dan counter disimpan pada user memory. Ada beberapa jenis memori yang dapat dipakai :

• Read Only Memory (ROM)

ROM adalah memori non-volatile yang dapat diprogram hanya sekali saja. Hal ini menyebabkan memori jenis ini kurang populer dibanding jenis memori lainnya.

(3)

• Random Access Memory (RAM)

Memory jenis ini biasanya digunakan untuk menyimpan data dan user program. Data yang ada dalam volatile RAM akan hilang, bila tegangan sumber dimatikan. Masalah ini diatasi dengan memberikan baterai pada RAM sebagai backup.

• Erasable Programmable Read Only Memory (EPROM)

EPROM digunakan untuk menyimpan data-data secara permanen seperti ROM. Keunggulan dari memori jenis ini antara lain tidak memerlukan baterai backup, dapat diprogram berulang-ulang kali.

Data dapat dihapus dengan cara menyinari memori ini dengan sinar ultraviolet dalam jangka waktu tertentu. Untuk menuliskan data ke dalam memori, dibutuhkan sebuah alat khusus (prom writer).

• Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM)

EEPROM merupakan jenis memori yang paling banyak dipakai karena sangat fleksible. EEPROM menggabungkan fleksibilitas akses data dari RAM dan sifat non-volatile dari EPROM. Untuk menghapus data dapat dilakukan dengan memberikan tegangan tertentu (electrically), tetapi kemampuan ini dibatasi sampai jumlah tertentu.

4. Central Processing Unit (CPU)

Fungsi utama dari CPU adalah untuk menginterpretasikan dan mengeksekusi program yang telah disimpan dalam memori internal PLC.

CPU mengkoordinasikan operasi dari ALU (Aritmatic Logic Unit) dan memori. CPU juga memiliki fungsi lain seperti self diagnostic routine untuk menentukan apakah PLC sudah beroperasi sebagaimana mestinya serta apakah PLC sedang berkomunikasi dengan perangkat lain atau dengan processor lain atau tidak.

(4)

2.1.1. Sourcing dan Sinking

Istilah sourcing (pensumberan) dan sinking (pembuangan) digunakan untuk menjelaskan cara penghubungan perangkat-perangkat DC ke PLC. Mode sourcing adalah mode dimana arus mengalir dari rangkaian luar ke dalam PLC.

Gambar 2.1. Sourcing

Sumber: Bolton, William. Programmable Logic Controller (PLC): sebuah pengantar (3^rd ed.). Trans. Irzam Harmein. Jakarta: Erlangga. 2004. Trans.

Programmable Logic Controller, 1996, p.84.

Pada mode sinking, sebuah perangkat input memberikan arus ke modul input, maksudnya modul input merupakan tempat pembuangan (sink) arus (Gambar 2.2.(a)). Apabila arus mengalir ke modul output dari sebuah beban output maka modul output dikatakan berada dalam mode sinking (Gambar 2.2.(b)).

Gambar 2.2. Sinking

Sumber: Bolton, William. Programmable Logic Controller (PLC): sebuah pengantar (3^rd ed.). Trans. Irzam Harmein. Jakarta: Erlangga. 2004. Trans.

Programmable Logic Controller, 1996, p.84.

(5)

2.1.2. Bahasa Pemrograman PLC

PLC dapat diprogram melalui beberapa cara, antara lain : 1. Ladder Logic Diagram

Bahasa pemrograman ini sering digunakan karena kemudahannya, pemrogramannya tidak perlu menuliskan listing program karena pemrograman dilakukan secara visual (drag and drop). Tampilan ladder diagram menyerupai tangga, oleh karena itu diberi nama ladder diagram. Contoh lader diagram dapat dilihat pada gambar 2.3. Dua garis vertikal yang diberi label L1 dan L2 merepresentasikan beda potensial antara dua tegangan yang digunakan untuk mensuplai rangkaian. Berbagai komponen (input maupun output) yang digunakan dalam rangkaian diletakkan pada garis horisontal (rung) antara L1 dan L2. Semua komponen input harus diletakkan pada bagian kiri dari rung, sedangkan semua komponen output harus diletakkan di bagian kanan dari rung. Sebuah ladder harus memiliki empat elemen yaitu sumber (power source), perangkat input (misalnya switch), perangkat output (misalnya solenoid, lampu, motor, dll.) serta jalur penghubung input dan output (interconnecting wires).

Gambar 2.3. Contoh Ladder Diagram

Sumber: Bartelt, Tery. Industrial Control Electronics Devices, System, and Application (2^nd ed). New York: Delmar Thomson Learning, 2002, p. 422.

2. Mnemonic Instruction

Bahasa pemrograman ini merupakan bahasa pemrograman yang dilakukan dengan menggunakan instruksi-instruksi mnemonic. Instruksi tersebut dapat

(6)

diperoleh secara langsung dari diagram ladder logic dan masuk ke PLC melalui suatu terminal program sederhana.

3. Sequential Function Charts (SFC)

SFC dikembangkan untuk mengatasi pemrograman yang lebih mementingkan sistem. Bahasa pemrograman ini serupa dengan flowchart, tetapi jauh lebih handal.

4. Structured Text (ST)

Bahasa pemrograman telah dikembangkan sebagai bahasa pemrograman yang lebih modern seperti BASIC atau PASCAL.

2.1.3. Keunggulan dari PLC

PLC memiliki banyak sekali kelebihan antara lain :

1. Tahan terhadap getaran, perubahan suhu, kelembaban, dan kebisingan.

2. Interface input dan output telah disediakan.

3. Mudah diprogram dan menggunakan sebuah bahasa pemrograman yang mudah dipahami, yang sebagian besar berkaitan dengan operasi-operasi logika dan kontrol.

4. Tidak perlu merubah wiring (pengkabelan) karena dapat diubah secara program.

5. Untuk mengamati proses logika yang sedang dikerjakan PLC dapat di monitor menggunakan SCADA, sehingga pemeriksaan kesalahan dalam suatu rangkaian dapat dilakukan dengan cepat.

6. Harga dari PLC tidak terlalu mahal.

2.2. OMRON CPM1-20CDR-A

Tegangan supply yang dibutuhkan adalah 100 s/d 240 VAC, 50/60Hz.

Jumlah I/O OMRON CPM1-20CDR-A ada 20 pin, 12 pin input dan 8 pin output.

Range tegangan operasionalnya adalah 85 - 264 Volt untuk tegangan AC dan 20.4 - 26.4 Volt untuk tegangan DC. Struktur memori OMRON CPM1-20CDR-A dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut.

(7)

Tabel 2.1. Struktur memori OMRON CPM1-20CDR-A

Sumber : A Beginner’s guide to PLC OMRON. Singapore: OMRON, Agustus 1996, p.41.

(8)

2.2.1. Struktur Data Area

Singkatan sering digunakan sebagai pengganti nama data area dalam pemrograman kecuali untuk area IR dan SR. Karena jika singkatan tidak disebutkan, maka diasumsikan sebagai IR atau SR yang address-nya berurutan.

Address (dalam bit maupun word) menunjukkan dimana data berada. Area TC ditandai dengan nomer TC yang menunjukkan pada timer / counter tertentu yang didefinisikan terlebih dahulu pada program. Sisa data area lainnya (IR, SR, HR, DM, AR, LR) berisi word, yang tiap word berisi 16 bit dari 00 sampai dengan 15.

Bit 00 sebagai rightmost bit (MSB) dan bit 15 sebagai leftmost bit (LSB).

Area DM hanya dapat diakses secara word. Sedangkan data pada IR, SR, HR, AR, dan LR dapat diakses secara bit maupun word, tergantung pada instruksinya.

Dalam pengaksesan area secara word yang perlu diperhatikan adalah penggunaan singkatan dan word address 2, 3, atau 4 digit. Sedangkan secara bit, word address dikombinasikan dengan nomer bit-nya sehingga menjadi 4 atau 5 digit . Misalnya : IR 000 (word) atau IR 00015 (bit), SR 252 (word) atau SR 25200 (bit), DM 1250 (word), LR 12 (word) atau LR 1200 (bit).

2.2.1.1. Internal Relay (IR)

Channel I/O dapat langsung dikontrol outputnya (On/Off) dengan cara mengganti isi dari IR, Channel I/O menempati address 000 – 019 dari IR data area. Tapi sebelumnya harus diketahui tentang pengalamatan untuk I/O.

Pengalamatan ini dinyatakan dengan dua cara, yaitu dengan menyatakan channel- nya atau menyatakan bit-nya. Channel dinyatakan dengan tiga bit, misalnya 000, 025 atau 030. Sedangkan pengalamatan dengan bit mempunyai 5 digit, tiga digit pertamanya untuk menyatakan alamat channel-nya, dua digit selanjutnya menyatakan bit-nya. Internal Relay tidak dapat menyimpan data apabila kehilangan catu daya.

2.2.1.2. Special Relay (SR)

Special Relay atau SR berlokasi secara word address pada 232 sampai dengan 255, secara bit address 23200 – 25507. Isinya berupa flag-flag dan control

(9)

bit yang akan digunakan dalam pemrograman. Flag adalah bit yang ON dan OFF secara otomatis untuk mengindikasikan status operasi tertentu. Control Bit adalah bit yang ON dan OFF nya diatur oleh user untuk mengontrol operasi tertentu, misalkan Restart Bit. Contoh : Flag untuk battery yang sudah lemah, pulsa dengan timing yang berbeda, flag-flag untuk aritmatika, menandakan kesalahan dan sebagainya.

2.2.1.3. Auxiliary Relay (AR)

AR memiliki 16 lokasi yang secara word address dari 00 sampai dengan 15 atau secara bit address 0000 sampai dengan 1515. AR digunakan untuk flag dan control bit. Daerah AR tetap menyimpan data walaupun kehilangan catu daya.

2.2.1.4. Data Memory (DM)

Data memory (DM) beralokasi secara word address pada 0000 sampai dengan 6655. DM 0000 sampai DM 0999 dan DM 1022 sampai DM 1023 adalah read atau write memory, maksudnya adalah area memory ini dapat dibaca ataupun diisi secara langsung. DM 6144 sampai DM 6599 adalah read only memory, maksudnya adalah area memory ini tidak dapat diisi secara langsung.

2.2.1.5. Holding Relay (HR)

HR berlokasi secara word address dari HR 00 sampai dengan HR 19, sedangkan secara bit address HR 0000 sampai dengan HR 1915. Sesuai dengan namanya, HR digunakan untuk menyimpan suatu kondisi jika terjadi kegagalan pada sistem power supply.

2.2.1.6. Timer atau Counter (TC)

Area TC digunakan untuk timer, counter dan menahan flag, set value (SV) dan present value (PV) untuk semua timer dan counter. Area memori yang digunakan adalah TC 000 sampai dengan TC 127.

(10)

2.2.1.7. Link Relay (LR)

Area LR digunakan sebagai area data untuk mentransfer data antar PLC.

LR dapat diakses secara word maupun secara bit. LR beralokasi secara word address pada LR 00 sampai dengan LR 15, sedangkan secara bit address LR 0000 sampai dengan LR 1515. LR tidak dapat mempertahankan data saat PLC kehilangan catu daya ataupun pada saat mode berubah menjadi mode program.

2.2.1.8. Temporary Relay (TR)

Temporary Relay (TR) beralokasi pada address TR 0 sampai dengan TR 7. Kegunaan dari TR adalah dalam pemrograman yang bercabang. Jadi pada suatu cabang output-nya diberikan pada TR. Kemudian TR ini di-load untuk disambungkan pada cabang-cabang yang lain.

2.2.2. Komunikasi PC dengan PLC

PC berfungsi sebagai Master sedangkan PLC sebagai Slave. PC memberi perintah sedangkan PLC hanya memberi respon. PC bisa melakukan operasi membaca (read) atau menulis (write). Agar dapat membaca ataupun menulis, satu rangkaian data harus dikirim dengan bentuk paket terstruktur yang disebut frame. Masing-masing lokasi data atau memori data mempunyai bentuk frame yang berbeda. Berikut penulisan umum format command frame:

Gambar 2.4. Format Command Frame

Sumber: SYSMAC CQM1/CPM1 Programmable Controllers Programming Manual. Japan: Omron, April 1996, p.316.

(11)

Berikut keterangan dari format command frame:

Tabel 2.2. Keterangan Format Command Frame

Secara umum, format command frame memiliki dua jenis yaitu command frame untuk membaca (read) dan menulis (write).

1. Format command frame (read)

Gambar 2.5. Format Command Frame (Read)

2. Format command frame (write)

Gambar 2.6. Format Command Frame (Write)

(12)

Sedangkan penulisan umum format response frame adalah sebagai berikut:

Gambar 2.7. Format Response Frame

Berikut keterangan dari format response frame:

Tabel 2.3. Keterangan Format Response Frame

Secara umum, response frame juga memiliki dua jenis, yaitu response frame membaca (read) dan menulis (write). Response frame juga memiliki end code yang memberikan informasi apakah terjadi error saat PLC beroperasi.

1. Format response frame (read)

Gambar 2.8. Format Response Frame (Read)

(13)

Berikut keterangan end code response frame (read):

Tabel 2.4. Keterangan End Code Response Frame (Read)

2. Format response frame (write)

Gambar 2.9. Format Response Frame (Write)

Berikut adalah keterangan end code frame response (write):

Tabel 2.5. Keterangan End Code Response Frame (Write)

(14)

Ketika sebuah frame dikirim, sebuah kode FCS (Frame Check Sequence) ditempatkan sebelum delimeter atau terminator untuk mengecek apakah terjadi error pada saat transmisi. FCS merupakan data 8 bit yang dikonversikan ke dalam 2 karakter ASCII. Data 8 bit tersebut merupakan hasil dari penjumlahan Exclusive Or yang dilakukan data dari awal hingga akhir frame sebelum FCS.

x x x

Gambar 2.10. Contoh Perhitungan Kode FCS

Secara umum, komunikasi sekuensial antara PC dan PLC dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. PLC menge-set delimeter pada akhir frame perintah pertama dan mengirim frame tersebut.

2. Ketika PC menerima delimeter, PC mengembalikan delimeter yang sama ke PLC.

3. Setelah menerima delimeter dari PC, PLC mengirim frame selanjutnya.

4. PC menge-set sebuah delimeter pada akhir frame respon pertama dan mengirimkan frame tersebut.

(15)

5. Ketika PLC menerima delimeter tersebut, PLC mengembalikan delimeter yang sama ke PC.

6. Setelah menerima delimeter dari PLC, PC mengirim frame selanjutnya.

7. Transmisi yang panjang diatur dengan cara ini. Frame terakhir diakhiri dengan sebuah terminator.

Gambar 2.11. Komunikasi PC dan PLC

2.3. Windows Sockets

Sekarang ini dunia industri tidak dapat dipisahkan dengan kebutuhan akses internet. Untuk menghubungkan komputer pada jaringan internet digunakan Windows Sockets atau yang sering disingkat dengan Winsock. Sebelum menjelaskan tentang Windows Sockets, akan dijelaskan terlebih dahulu tentang protocol yang digunakan yaitu TCP/IP.

2.3.1. Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP)

Untuk menghubungkan komputer satu dengan yang lainnya di tengah keragaman sistem komputer baik secara hardware maupun software merupakan

(16)

suatu pekerjaan yang cukup memusingkan. Oleh karena alasan inilah, suatu protocol diciptakan. Dengan menyetujui aturan-aturan yang diterima secara umum dan tidak tergantung pada suatu sistem komputer tertentu, akan membuat komputer dalam saling berkomunikasi. Dalam komunikasi data, aturan-aturan inilah yang disebut protocol.

Masyarakat mulai berpikir untuk membuat suatu protocol yang dapat melakukan hal ini, dan terciptalah TCP/IP yang merupakan singkatan dari Transmission Control Protocol/Internet Protocol.

2.3.1.1. Arsitektur TCP/IP

Arsitektur TCP/IP dapat dilihat pada tabel 2.6. TCP/IP mempunyai empat layer. Sebetulnya, tidak ada data yang langsung dialihkan antar layer yang sama dari dua sistem yang berbeda. Layer atas memberikan data dan kendali ke layer di bawahnya sampai pada layer terendah. Sehingga pada dua layer yang berdekatan membutuhkan suatu interface.

Tabel 2.6. Arsitektur TCP/IP Layer Description

Application Consists of application programs that use the network Transport Provides error detection and correction through the entire

network path

Internet Defines datagrams and routes data through the internetwork

Network access Specifies the physical link and delivers data across the specified link

Sumber: Igal, Saleh W. and William R. Beem. Building Internet Application with Delphi 2. Indianapolis: Que Corporation, 1996, p. 39.

2.3.1.1.1. Network Access Layer

Beberapa kegunaan dari layer ini adalah sebagai berikut :

• Menangani pengiriman data pada network device yang terkoneksi ke jaringan. Bagian ini harus mengenali detail jaringan itu sendiri (seperti sistem addressing).

(17)

• Menangani encapsulation datagram Internet protocol ke bentuk frame dan mapping IP address ke Physical address-nya.

2.3.1.1.2. Internet Layer

Internet layer adalah layer yang tepat berada di atas Network Layer, semua data pada TCP/IP baik yang masuk atau keluar akan selalu melalui layer ini. Beberapa kegunaan dari layer ini adalah sebagai berikut :

• Pendefinisian datagram, yaitu format paket yang didefinisikan oleh Internet Protocol yang merupakan elemen dasar dari data yang ditransmisikan dalam Internet.

• Pendefinisian metode addressing Internet. Setiap komputer dalam jaringan harus diberikan IP address yang unik. IP address ini terdiri dari 4 byte data yang ditulis dalam format xx.xx.xx.xx dimana xx mempunyai nilai 0 sampai dengan 255.

• Sebagai media perantara antara Network Access Layer dan Transport Layer.

• Routing datagram menuju remote host (komputer tujuan).

• Melakukan fragmentasi datagram yang akan dikirim serta penyusunan kembali (re-assembly) datagram yang diterima.

2.3.1.1.3. Transport Layer

Pada layer ini terdapat dua protocol yang sering digunakan yaitu Transmission Control Protocol (TCP) dan User Datagram Protocol (UDP).

Beberapa karakteristik dari protocol TCP :

• Connection Oriented, maksudnya adalah suatu hubungan atau koneksi harus dilakukan terlebih dahulu (three way handshake) sebelum satu komputer dan komputer yang lain dapat saling berkomunikasi.

• Reliable (dapat diandalkan), maksud kata handal adalah data dijamin sampai pada komputer tujuan dengan baik. Pengiriman data dilakukan secara terus menerus selama remote host belum

(18)

mengirim sinyal balik yang menyatakan data telah diterima dengan baik.

• Byte stream control, TCP memandang data sebagai suatu byte stream (aliran byte) yang berkesinambungan. Untuk itulah diperlukan suatu cara untuk menandai urutan data yaitu dengan menambahkan Sequence number dan Acknowledgement Number pada header segment TCP.

Beberapa karakteristik dari protocol UDP :

• Connectionless Oriented, maksudnya adalah tidak perlu melakukan suatu hubungan (three way handshake) terlebih dahulu antara satu komputer dengan komputer yang lain untuk dapat saling berkomunikasi.

• Unreliable (tidak dapat dihandalkan), maksudnya adalah data tidak dijamin pasti sampai pada komputer tujuan. Pengiriman data langsung dikirimkan tanpa menunggu sinyal balik yang mengkonfirmasikan data sebelumnya telah diterima dengan benar.

2.3.1.1.4. Application Layer

Merupakan layer teratas dalam protocol TCP/IP yang langsung berhubungan dengan user. Beberapa contoh aplikasi yang berjalan pada layer ini adalah :

• Telnet yang menyediakan layanan remote login dalam jaringan.

• FTP (File Transfer Protocol), digunakan untuk transfer file dalam suatu jaringan.

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), digunakan untuk aplikasi electronic mail.

2.3.2. Winsock

Winsock (Windows Sockets) adalah standard programming interface antara TCP/IP dengan Microsoft Windows. Artinya Winsock merupakan perantara

(19)

suatu aplikasi pada Microsoft Windows dengan instruksi-instruksi pada protocol TCP/IP yang digunakan untuk terhubung ke internet. Dengan menggunakan Winsock, programmer tinggal menggunakan aplikasi yang berdasarkan pada TCP/IP tanpa perlu mempelajari instruksi-instruksi pada protocol TCP/IP.

Winsock tidak bekerja pada semua layer protocol TCP/IP, melainkan pada Internet layer dan Transport layer. Pada transport layer terdapat socket, secara sederhana socket adalah sambungan komunikasi. Setiap socket mewakili satu sambungan dan menciptakan suatu proses untuk berkomunikasi dengan proses yang berjalan pada komputer lain. Proses yang berjalan pada Application layer dapat mengenali suatu komunikasi berdasarkan socket-nya. Socket terdiri dari nomer port dan IP address.

2.3.3. dWinsock

Aplikasi pengendalian PLC ini berada pada lapisan Application Layer.

Untuk berkomunikasi dengan layer dibawahnya (Transport Layer) dapat menggunakan library yang disediakan oleh Windows (Windows Application Programming Interface), tetapi dalam tugas akhir ini digunakan komponen dWinsock 2.75. Komponen dWinsock yang ditambahkan pada Delphi 7.0 ini dapat digunakan untuk berkomunikasi dengan Transport layer karena pada komponen ini telah disediakan fungsi-fungsi yang mudah untuk digunakan yang merupakan enkapsulasi dari Windows API.

dWinsock adalah komponen antar muka untuk Windows Socket API yang dikhususkan untuk bahasa pemrograman Borland Delphi. Dengan menggunakan komponen dWinsock, tidak lagi diperlukan pengubah untuk mengubah header- header Windows Socket API yang menggunakan bahasa pemrograman C++

menjadi Delphi.

Gambaran hubungan antara dWinsock, Winsock dan layer pada protocol TCP/IP dapat dilihat pada gambar 2.12 di bawah ini.

(20)

Gambar 2.12. Hubungan antara Delphi, dWinsock, Winsock dan TCP/IP

Komponen dWinsock terdiri dari beberapa bagian yang mempunyai fungsi umum maupun spesifik, yang mempunyai fungsi umum terdiri dari TBasicClientSocket dan TBasicServerSocket sedangkan yang mempunyai fungsi khusus adalah TBinaryClient dan TBinaryServer, TTextClient dan TTextServer, serta TTimeClient dan TTimeServer.

Komponen TTextServer digunakan pada bagian server, sedangkan TTextClient digunakan pada bagian client. Kedua komponen inilah yang merupakan komponen utama yang digunakan. TBasicServerSocket menyediakan semua fungsi yang dibutuhkan untuk menunggu sekaligus menerima koneksi dari client. TBasicClientSocket menyediakan semua fungsi yang dibutuhkan untuk melakukan koneksi ke server. Selain kedua komponen utama tersebut, ada satu jenis kelas yang tidak kalah penting yang mempunyai fungsi mengurus segala sesuatu yang berhubungan dengan socket yaitu TStreamSocket. Sebelumnya mengenal lebih lanjut, sebaliknya perlu diketahui bahwa di dalam bahasa pemrograman Delphi, sebuah komponen pasti memiliki tiga bagian yaitu property, method dan event. Yang dimaksud dengan property adalah atribut yang mengatur suatu komponen, contohnya MaxConnection pada komponen

(21)

TTextServer akan mengatur jumlah koneksi maksimum dalam satu kesempatan;

Port, yang mengatur nomer port yang dipakai. Method merupakan prosedur atau fungsi standar yang disediakan oleh dWinsock sendiri. Contohnya close dan listen. Sedangkan Event secara bebas dapat diterjemahkan suatu mekanisme yang menghubungkan kejadian ke sebuah prosedur. Contohnya prosedur OnAccept akan dijalankan jika ada permintaan koneksi dari client.

2.3.3.1. TBasicClientSocket

TBasicClientSocket menyediakan semua fungsi yang diperlukan untuk berhubungan ke remote server. Komponen ini mempublikasikan semua property yang telah didefinisikan pada komponen TCustomClientSocket. Untuk berhubungan dengan server menggunakan stream socket, dapat dilakukan dengan mengisi property Address menuju ke alamat IP (Internet Protocol) tujuan atau ke nama host tujuan (misalnya: 202.43.253.4 atau www.petra.ac.id), dan mengisi property Port menuju ke nomor port atau nama service yang sesuai (misal: port 80 atau ‘http’). Property ini dapat di isi pada saat runtime, dan dilanjutkan dengan memanggil procedure Open(TStreamSocket). Untuk mendapatkan obyek socket yang digunakan oleh komponen ini, dapat dilakukan pembacaan pada property Conn. Property ini dapat digunakan untuk mengirim dan menerima data. Selain itu juga dapat diketahui apakah suatu koneksi telah terbentuk atau belum dengan menggunakan event OnConnect, serta dapat pula mendeteksi apakah suatu koneksi telah ditutup oleh socket yang lain dengan menggunakan event OnDisconnect.

Ketika terdapat data yang siap dibaca pada socket, event OnRead akan dipanggil dan pada event tersebut dapat dilakukan pembacaan pada property Text atau dilakukan pemanggilan ke Recv. Terdapat pula event OnWrite yang akan selalu dipanggil pada saat socket siap untuk melakukan penulisan data. Event OnRead dan OnWrite ini digunakan untuk melakukan pengiriman data yang tidak dapat dikirimkan jika menggunakan fungsi TSocketBase.Send.

Untuk mengirimkan datagram ke server, dapat dilakukan dengan mengisi alamat IP tujuan atau nama host dan property port kemudian dilakukan

(22)

pemanggilan Open(TDatagramSocket). Atau jika tidak diinginkan mengisi alamat IP tujuan, dapat dilakukan pemanggilan TDatagramSocket.SendTo.

2.3.3.2. TBasicServerSocket

TBasicServerSocket menyediakan semua fungsi yang diperlukan untuk menerima panggilan masuk suatu koneksi dari remote clients. Komponen ini mempubllikasikan semua property dari TCustomBasicServerSocket. Untuk menerima koneksi dari client, harus dilakukan pengisian pada property Address dan Port atau nama service. Sama seperti TBasicClientClientSocket, pengisian ini dapat dilakukan pada saat desain atau runtime. Client yang melakukan koneksi ke server dapat dibatasi dengan menggunakan property Restriction. Untuk memulai pe-monitor-an pada port dapat dilakukan dengan memanggil fungsi Listen, dan saat terjadi koneksi masuk maka event OnAccept akan dipanggil.

Event-event lain yang terdapat pada TBasicServerSocket ini diantaranya ialah event OnDisconnect, yang akan dipanggil pada saat client socket ditutup, event OnRead, yang akan dipanggil pada saat salah satu client siap untuk melakukan pembacaan dan event OnWrite, yang akan dipanggil pada saat salah satu client melakukan penulisan.

2.3.3.3. TBinaryClient

TBinaryClient adalah komponen yang menyediakan fungsi-fungsi untuk pengiriman data biner. Terdapat property RecordSize untuk pengiriman dengan jumlah data yang tidak berubah. Untuk mengakses metode socket sehingga dapat melakukan pengiriman data, dapat dilakukan casting type property Conn menjadi TBufferedSocket seperti : (BinaryClient1.Conn as TLineSocket).WriteToBuffer (mybuf, SizeOf(mybuf));. Untuk pengiriman file, dapat dilakukan dengan metode SendFile dan RecvFile.

2.3.3.4. TBinaryServer

TBinaryServer menyediakan fungsi untuk mengatur pengiriman data ke buffered sockets. Komponen ini khusus digunakan untuk berfungsi sebagai server dimana data yang dikirimkan berbentuk biner. Sama seperti TBinaryClient, untuk

(23)

mengetahui jumlah data yang dikirimkan dapat dilihat pada property RecordSize.

Jika memanggil procedure Listen, akan terbentuk sebuah socket dan akan menimbulkan exception jika kelas socket bukan turunan dari TBufferedSocketBase.

2.3.3.5. TTextClient

TTextClient menyediakan fungsi untuk mengatur pengiriman data berbentuk teks ke Line Sockets, sehingga komponen ini ideal jika digunakan dalam pengiriman data yang berbasis baris-baris teks. Terdapat event OnLineReceived yang akan dipanggil jika socket menerima data baris baru. Dan terdapat metode WriteLine yang digunakan untuk menulis baris teks ke buffer dan kemudian akan menambahkan karakter enter (CR) dan LineFeed (LF) yang sesuai pada tiap akhir baris.

Untuk mengakses metode socket sehingga dapat melakukan pengiriman data, harus dilakukan casting pada type property Conn menjadi TLineSocket seperti contoh berikut : (TextClient1.Conn as TLineSocket).WriteLine('Hello');.

Untuk mengirim file dapat digunakan metode SendFile dan untuk menerima file dapat digunakan metode RecvFile.

TTextClient memiliki berbagai macam Property, Method dan Event yang dapat diatur sesuai dengan kebutuhan.

Beberapa Property yang digunakan :

• Address. Property ini diisi dengan IP address komputer server

• Conn. Property ini bersifat Run-time dan read only. Property ini berisi socket sebenarnya yang dipakai oleh client dan server

• Port. Property ini diisi dengan nomer port yang digunakan dan harus sama dengan nomor port yang digunakan oleh server.

• Protocol. Property ini diisi dengan protocol yang digunakan (TCP atau UDP).

• TimeOut. Property ini diisi dengan waktu (detik) yang disediakan untuk melakukan permintaan koneksi ke server. Jika telah melewati-

nya ada permintaan koneksi tadi belum diterima oleh server, maka permintaan koneksi akan diputus.

(24)

Beberapa Method yang digunakan :

• Open. Digunakan untuk melakukan permintaan koneksi ke server yang IP address-nya telah ditetapkan pada property address dan nomer port yang dipakai ditetapkan di property port.

• Close. Digunakan untuk memutus koneksi dengan server.

Beberapa jenis Event yang digunakan :

• OnConnect. Event ini akan terjadi saat permintaan koneksi ke server diterima maupun ditolak oleh server.

• OnDisconnected. Event ini akan terjadi saat koneksi client ke server terputus.

• OnInfo. Event ini akan terjadi setiap ada perubahan keadaan pada socket.

• OnRead. Event ini akan terjadi jika ada data yang akan dibaca atau diterima pada socket.

• OnTimeOut. Event ini terjadi jika waktu yang telah ditetapkan pada TimeOut property telah habis.

2.3.3.6.TTextServer

TTextServer adalah komponen yang mempunyai fungsi sebagai server khusus pengiriman data berupa baris-baris teks. Sama seperti TTextClient, pada TTextServer ini juga terdapat metode OnLineReceived yang akan dipanggil pada saat socket menerima baris teks baru serta metode WriteLine yang berguna untuk menulis baris teks ke buffer serta menambahkan karakter CF dan LF yang sesuai pada tiap akhir baris.

TTextServer memiliki berbagai macam property, method dan event yang dapat diatur sesuai dengan kebutuhan.

Beberapa jenis Property yang digunakan :

• Client. Property ini bersifat run time dan read only property.

Identitas client dapat diketahui ketika client tersebut terkoneksi (run time), identitas yang dapat diketahui adalah nomor urut koneksi

(25)

client tersebut. Read only, berarti hanya bisa dibaca dan tidak bisa dirubah. Property client yang bertipe integer ini melakukan hold terhadap nomor urut koneksi client yang sedang aktif. Melalui nomor urut koneksi dari client inilah, sehingga dapat diketahui client tersebut berada pada socket yang mana.

• Client Count. Property ini bersifat run time dan read only property.

Property ini digunakan untuk mengetahui jumlah koneksi yang sedang aktif dari client pada suatu saat.

• MaxConnection. Property ini digunakan untuk membatasi jumlah koneksi yang akan dilayani (aktif) dari client pada suatu saat.

• Port. Berisi nomer port yang digunakan.

• Protocol. Property ini diisi dengan protocol yang digunakan (TCP atau UDP).

• QueueLength. Property ini digunakan untuk mendefinisikan berapa banyak koneksi dari client yang diperbolehkan antri menunggu permintaan koneksinya diterima. Artinya, jika jumlah MaxConnection sudah terpenuhi, masih diijinkan sejumlah koneksi (sesuai besar QueueLength-nya) yang diperbolehkan untuk antri. Jika ada koneksi yang antri melebihi dari besar QueuLength, maka koneksi tersebut akan langsung ditolak.

Beberapa jenis Method yang digunakan :

• Listen digunakan untuk memulai listening port (menunggu permintaan koneksi dari client) sesuai dengan nomer port yang ditetapkan pada Port property, sekaligus memastikan hubungan established. TStreamSocket akan membuat socket baru saat ada permintaan koneksi dari client.

• Close digunakan untuk menutup koneksi dari client tertentu.

• CloseDown digunakan untuk menutup semua koneksi dari client yang aktif, termasuk menutup listening socket.

(26)

Beberapa jenis Event yang digunakan :

• OnAccept. Event ini akan terjadi jika permintaan koneksi dari client diterima dan kemudian secara otomatis akan membuat socket baru.

• OnDisconnected. Event ini akan terjadi jika ada client yang memutuskan koneksi dan otomatis akan membuka socket yang dipakai.

• OnInfo. Event ini akan terjadi setiap ada perubahan keadaan pada socket.

• OnRead. Event ini akan terjadi jika ada data yang akan dibaca atau diterima pada socket.

• OnWrite. Event ini terjadi saat melakukan penulisan atau mengirim data ke client.

2.3.3.7. TTimeClient

TTimeClient adalah komponen sederhana yang mengaplikasikan pengambilan data waktu dari time server yang berada pada jaringan. Untuk pengambilan waktu dari server ini digunakan port 37 dan menggunakan koneksi oriented socket (TCP). Komponen ini adalah turunan dari TCustomClientSocket dan menyediakan event-event dan metode-metode untuk mengambil data waktu dari server. Komponen ini tidak mempublikasikan event-event umum yang dimiliki oleh TBasicClientSocket.

2.3.3.8. TTimeServer

TTimeServer adalah pasangan dari komponen TTimeClient yang berfungsi sebagai server yang menyediakan data waktu dan melayani permintaan dari TTimeClient. Sama seperti TTimeClient, komponen ini juga merupakan turunan dari TCustomBasicServerSocket dan menyediakan event-event dan metode- metode untuk mengirim data waktu dari server. Juga pada TTimeServer ini tidak mempublikasikan event-event umum yang dimiliki oleh TBasicServerSocket.

(27)

2.3.3.9. TStreamSocket

TStreamSocket merupakan jenis kelas yang disediakan dWinsock yang digunakan dalam protocol TCP yang menangani segala urusan socket.

TStreamSocket memberikan connection oriented yang dapat diandalkan.

2.3.3.10. TSockInfo

TSockInfo adalah jenis type yang disediakan oleh dWinsock. Type ini berupa siInactive, siLookUp, siConnect, siListen, siRecv, siSend, siClosed, siTimeOut dan siAccept yang akan menyatakan keadaan socket pada saat itu.

dWinsock juga menyediakan fungsi SockInfoToString yang mempunyai fungsi merubah TSockInfo menjadi bentuk string. Penggunaan type ini dipakai pada procedure yang dipanggil saat event OnInfo terjadi.

2.3.3.11. ESockError

ESockError merupakan salah satu jenis class yang disediakan dWinsck untuk menangani error pada socket. ESockError akan menghasilkan pesan yang mengidentifikasi jenis error apa yang terjadi.

2.4. Operational Amplifier (Op-Amp)

Operasional Amplifier atau op-amp adalah rangkaian elektronik yang dibentuk sebagai sebuah Integrated Circuit, tetapi adakalanya dengan tabung ruang hampa atau transistor terpisah. Rangkaian tersebut memiliki sebuah input + (non-inverting input), input - (inverting input),dan sebuah output.

Sebenarnya op-amp menjadi sangat terkenal karena telah digunakan untuk memodelkan operasi dasar matematika (penambahan, pengurangan, pengintegrasian, deferensial, dll) dalam sebuah komputer analog. Kebanyakan op- amp yang sering digunakan terbuat dari transistor dan tabung, menunjukkan pada perkiraan kondisi yang ideal.

Sebuah op-amp ideal memiliki beberapa karakteristik antara lain : gain open-loop yang tinggi, bandwidth tinggi, impedansi input tinggi, impedansi output mendekati nol, dan tidak terpengaruh pada perubahan temperatur.

(28)

Gambar 2.13. Operational Amplifier

Keterangan :

V- : inverting input V+ : non-inverting input Vs+ : positif power supply Vs- : negative power supply Vout : output

2.4.1. Comparator

Comparator adalah alat yang berfungsi membandingkan dua tegangan atau arus, dimana outputnya menandakan bagian input mana yang lebih besar.

Secara umum comparator mengacu pada suatu alat untuk membandingkan dua materi data.

Ketika V- menunjukkan pada tegangan yang lebih tinggi dibandingkan V+

maka nilai outputnya sebesar –Vsat. Demikian sebaliknya jika V+, menunjukkan pada tegangan yang lebih tinggi dibandingkan V- maka nilai outputnya sebesar

+Vsat.

2.5. Valve

Valve adalah alat yang digunakan untuk mengatur laju aliran baik zat cair, udara, maupun zat padat seperti bubuk kimia. Valve yang sistem kerjanya menggunakan koil magnet dan armatur yang bergerak disebut solenoid valve.

Ketika ada suplai listrik pada koilnya, maka koil solenoid valve tersebut akan

(29)

menjadi sebuah magnet sehingga dapat menarik armatur dan fluida dapat mengalir melalui value tersebut. Tetapi begitu tidak ada suplai listrik maka koil menjadi kehilangan sifat magnetnya, sehingga armatur akan kembali ke tempatnya semua oleh gaya pegas.

Tekan fluida yang dialami value dalam tiap-tiap tangkai dapat dicari dengan menggunakan rumus :

P = P₀ + ρgh Dimana :

P = Tekanan dalam tangki (Pa) Po = Tekanan udara luar (Pa) ρ = Massa jenis cairan (Kg/m³) g = Percepatan gravitasi bumi (m/s²) h = Tinggi cairan dalam tangki (m)

Proses kerja dari solenoid valve dapat dilihat pada gambar 2.14 di bawah ini.

Gambar 2.14. Sistem Kerja Solenoid

Sumber: Kiessel, Thomas S.E. Industrial Electronic. Singapore: Prentice-Hall, 1997, p.460.

Dilihat dari suplai listriknya maka terdapat berbagai macam solenoid valve yang digunakan di industri. Untuk tegangan DC terdapat suplai dari 6, 12, 24, 120 dan 240 volt. Untuk tegangan AC dengan 60 Hz, macamnya ada 24, 120, 240 dan 480 volt. Tegangan AC dengan 50 Hz terdapat 110 dan 240 volt.

(30)

2.6. Relay

Electromechanical relay adalah alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk membuka atau menutup kontak saklar. Biasanya relay digunakan bila tegangan yang di drive tidak sama dengan tegangan yang mendrive atau arus yang diinginkan lebih besar. Relay terdiri sebuah coil dan contactor.

Contactor terdiri dari normally close (NC) dan normally open (NO). Karena coil relay menggunakan kumparan (induktor) dan komponen ini juga menyimpan energi, untuk itu agar energi ini terbuang dan tidak kembali ke sumber (terjadi arus balik), biasanya pada kumparan relay dipasang sebuah diode dengan polaritas terbalik dengan polaritas coil, sehingga saat sumber diputus arus dari kumparan (coil) akan mengalir melalui rangkaian tertutup kumparan dan diode.

Agar lebih memahami cara kerja pengaman diode pada coil, kita harus mengetahui karakteristik dari induktor. Saat saklar ditutup (t = 0) maka induktor seolah-olah dalam kondisi terbuka (open) sehingga tegangannya sama dengan tegangan sumber. Untuk t > 0 tegangan pada induktor akan turun menuju nol (short circuit). Pada saat saklar dibuka, arus yang mengalir pada induktor akan menuju nol, tapi tegangannya akan semakin besar dengan polaritas yang berbeda (berlawanan dengan supply). Hubungan antara arus dan tegangan induktor. Bila energi ini tidak dibuang atau dihabiskan, saat saklar ditutup kembali arus dari kumparan akan mengalir menuju ke supply (terjadi arus balik).

Gambar 2.15. Pengaman Relay

(31)

Gambar 2.16. Hubungan Arus dan Tegangan Pada Induktor Sumber: Zukhri, Zainudin. Analisa Rangkaian. Yogyakarta: J&J Learning Yogyakarta, 2000, p.36.

2.7. Tinjauan Pustaka

Beberapa hasil studi tugas akhir dan proyek penelitian yang menggunakan dWinsock untuk melakukan suatu proses kontrol melalui internet, antaralain :

1. Adipranata, Rudy. Implementasi Protokol TCP/IP untuk pengendalian komputer jarak jauh. Surabaya: Universitas Kristen Petra. Jurnal Informatika vol.2. No. 1, Mei 2002.

Dalam proyek penelitian ini digunakan bahasa pemrograman Borland Delphi 5 serta komponen dWinsock 2.75 untuk mengendalikan komputer melalui jarak jauh. Proses pengendalian komputer yang dilakukan antara lain penguncian komputer, reboot, shutdown, eksekusi program, pengiriman pesan, melihat tampilan layar dan melihat program yang sedang dijalankan.

2. Dewi, Lily Puspa. Perencanaan dan pembuatan software sistem monitoring PLC berbasis jaringan internet dengan memanfaatkan Windows Socket. Tugas Akhir No. 97/E/KOM/016/020. Surabaya: Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Petra, 1997.

Dalam studi tugas akhir ini digunakan bahasa pemrograman Borland Delphi 2.0 serta memanfaatkan komponen dWinsock 2.10 untuk me- lakukan proses monitoring memory PLC Omron C200H. Untuk menangani proses inisialisasi antara computer dengan PLC melalui port serial digunakan bantuan bahasa assembly dalam program.

(32)

3. Nata, Donny. Robot pemindah barang yang dikontrol dan dimonitor melalui jaringan internet. Tugas Akhir No. 02/E/EL/011/557. Surabaya:

Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Petra, 2002.

Studi tugas akhir ini bertujuan mengembangkan sebuah sistem untuk mengontrol dan me-monitor plant robot pemindah barang, menggunakan media internet atau jaringan komputer lokal. Plant robot pemindah barang yang digunakan dalam tugas akhir ini merupakan robot material handling dengan 4 buah rak bersebrangan. Waktu yang diperlukan oleh sistem ini untuk melakukan pemindahan barang berkisar antara 71 detik sampai dengan 159 detik. Berat maksimum yang dapat dipindahkan adalah 0.6 kg.

Pengontrolan menggunakan mikrokontroler MCS-51 yang dihubungkan dengan sebuah PC sebagai perantara melalui komunikasi serial. Bahasa pemrograman yang digunakan pada halaman website adalah ASP, sedangkan bahasa pemrograman Borland Delphi 5.0.

4. Adi, Anthonius. Sistem kendali dan akuisisi data melalui sms dan web internet. Tugas Akhir No. 010030/INF/2003. Surabaya: Jurusan Teknik Informatika Universitas Kristen Petra, 2003.

Studi tugas akhir ini bertujuan membuat sistem pengendalian dan akuisisi data menggunakan teknologi telepon selular yaitu short message service (SMS) dan internet, yang akan menggunakan serial communication port dan parallel port sebagai input-output server. Program dalam tugas akhir ini menggunakan Linux Red Hat 7.2 sebagai operating system dan modul demo yang terdiri dari rangkaian kontrol on-off dan saklar. Dalam pengujian berhasil digunakan untuk mengendalikan lampu 220 Vac, serta mengakuisisi data melalui sebuah saklar. Pengendalian lampu lewat SMS ini masih memiliki kekurangan, karena adanya tunda waktu sesuai dengan jalur transmisi yang dilaluinya (kurang lebih 5 detik).

2.8. Kelebihan dan kekurangan Control Via Internet

Dalam proses pengendalian jarak jauh melalui jaringan internet, terdapat kelebihan dan kekurangan yaitu :

(33)

• Kelebihan

1. Proses pengendalian dapat dilakukan dari jarak jauh.

2. Dapat menghemat kabel yang diperlukan untuk wiring.

• Kekurangan

1. Dalam transmisi data, data dapat diambil oleh pihak lain yang tidak memiliki hak. Oleh karena itu perlu dilakukan suatu enkripsi data, sebelum data dikirimkan.

2. Dalam proses transmisi data, data tidak selalu dapat diterima dengan baik oleh client, karena semakin padat jaringan yang berada pada network tersebut, maka akan semakin banyak terjadi kemungkinan terjadi collusion (data bertabrakan).