7 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Sejarah Teknologi PLC PLC

BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Sejarah Teknologi PLC
PLC pertama kali digunakan sekitar pada tahun 1960 an untuk menggantikan
peralatan konvensional yang begitu banyak, PLC disusun dan dipakai pertama kali oleh
sebuah perusahaan mesin-mesin terkenal sampai sekarang yang bernama General Motor
pada tahun 1968. [4]
Sebagian besar sistem kontrol pada proses industri masih menggunakan
rangkaian relay, rangkaian relay ini dapat membentuk fungsi-fungsi logika tertentu yang
sesuai yang sesuai dengan yang diinginkan .
2.2 Latar Belakang Pemakaian PLC
Pada proses sekuensial sederhana yang hanya memerlukan sedikit komponen
relay (kurang dari 10 buah), sistem kontrol relay tersebut tidak banyak menimbulkan
masalah, tetapi untuk proses yang lebih rumit dan memerlukan banyak sekali komponen
relay akan menyebabkan munculnya berbagai masalah, kerusakan sebuah relay saja
dapat menyebabkan proses berjalan tidak sesuai dengan yang dikehendaki atau proses
akan berhenti.
Kemajuan teknologi yang berkembang pesat dewasa ini, mengakibatkan industri
sebagai produsen atau penghasil barang menggunakan cara-cara otomatisasi untuk
meningkatkan jumlah hasil produksi yang banyak secara efektif dan efesien, salah satu
peralatan kontrol otomatis yang saat ini paling banyak di gunakan di industri-industri
adalah PLC (Programmable Logic Controller).
7
8
Dimana
PLC
mudah
diprogram
berulang-ulang
dan
dapat
langsung
diaplikasikan, mudah dalam perawatan dan perbaikannya, lebih bisa diandalkan dalam
lingkungan pabrik, jauh lebih kecil dan efesien daripada rangkaian relay biasa, harga
lebih murah dari pada rangkaian konvensional dan harganya bersaing. PLC dapat
digunakan dalam suatu sistem yang kompleks dan cukup mudah dimengerti
PLC lebih banyak digunakan dan lebih cepat berkembang di dalam industri.
Kelebihannya yaitu kemudahan dalam pemrograman ulang dan tanpa melakukan
perubahan rangkaian fisiknya, PLC juga mudah digunakan atau user-friendly sehingga
mudah digunakan meskipun bagi seorang yang tidak memiliki keterampilan dalam
mengoperasikan komputer.
PLC dapat melakukan manipulasi jaringan rangkaian Logika yaitu dengan
mendesain, memprogram, mengontrol dan mengoperasikan dalam suatu sistem yang
komplek. PLC cukup mudah dimengerti, sehingga banyak sekali dipakai dalam industri
seperti pabrik-pabrik manifaktur yang membutuhkan penanganan atas sistem mesinmesin pabrik yang kompleks.
2.2.1 Kelebihan dan Kekurangan PLC;
Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh PLC dibanding dengan kontrol relay
konvensional,yaitu:
1. Fleksibilitas.
Sebelum ditemukan PLC, setiap mesin produksi yang dikontrol dengan alat
elektronik yang berbeda, dibutuhkan pengontrolnya masing-masing sendiri; untuk 15
mesin mungkin memerlukan 15 pengontrol berbeda. Tapi sekarang kemungkinan
untuk hanya menggunakan satu model dari PLC saja dapat menjalankan seluruh
9
mesin. Lagi pula, hanya memerlukan pengontrol yang sedikit, karena satu PLC dapat
menjalankan banyak mesin dengan mudah. Setiap mesin yang dikontrol PLC harus
memiliki program tersendiri yang jelas.
2. Dapat melakukan perubahan implementasi dan perbaikan kesalahan.
jika terdapat error program yang harus dikoreksi di dalam statement list PLC control,
dapat diubah dengan cepat.
3. Biaya yang murah.
Sekarang dengan membeli sebuah satu PLC yang memiliki banyak relay, timer,
counter, sequencer dan fungsi lainnya bisa menganti seluruh alat control atau
pengendali, dan sekarang PLC dalam bentuk yang kecil dan murah.
4. Pemrograman ulang yang mudah dan cepat.
5. Pengendalian secara visual.
Sebuah operasi circuit PLC dapat dilihat selama operasinya pada layar CRT.
6. PLC bagus sekali dalam pengendalian masukan dan keluaran.
7. Program PLC beroperasi dengan kecepatan yang tinggi.
8. kualitasnya bagus, Handal dan mudah dirawat.
9. Dokumentasi yang mudah, dan menyeluruh atas program-program yang telah dibuat,
hasil pemrogaman PLC dapat dicetak dengan mudah hanya dalam beberapa menit
saja.
10. Keamanan yang terjamin
11. Program baru dapat digabungkan dengan program lama dengan mudah dan tidak
merusak.
12. Teknologinya tergolong masih baru.
10
13. Tahan terhadap gangguan.
14. Operasi yang dilakukan berdasarkan logika jaringan secara elektrik sehingga dapat
mengurangi resiko perilaku fisik.
15. Operasi yang telah terprogram tidak berubah dan stabil.
16. Operasi yang dapat dilakukan tidak memiliki perubahan banyak karena keterbatasan
program dan fungsi.
17. Semakin kompleks sistemnya maka ukuran kontrolernya akan makin besar.
18. Penggunaannya pada kondisi tertentu cukup terbatas.
19. Masih terikat dengan kemampuan prosessor pada komputer PC.
20. Hanya dapat mengenali lingkungan yang bisa dimengerti oleh sistem PLC.
21. Egronomis
Sebuah sirkuit program PLC dapat diteliti atau dievaluasi di kantor ataupun lab.
Program dapat dicetak di dalamnya, ditest, diobservasi, dan dimodifikasi jika
diperlukan, sehingga dapat menghemat waktu kerja. Pada kenyataannya, sistem PLC
mendapatkan hasil terbaik di pabrik, dan dapat dipakai kapan saja.
22. Inovasi yang luar biasa.
Beberapa kekurangan yang dimiliki oleh PLC dibanding dengan kontrol relay
konvensional,yaitu:
1. Memiliki jumlah yang besar atas hubungan-hubungan jaringan.
2. PLC bisa rusak pada keadaan lingkungan panas yang tinggi, vibrasi yang tinggi
membuat penggunaannya kurang cocok, karena dapat merusak PLC.
3. Membuat banyak orang kehilangan pekerjaannya, karena PLC membutuhkan
sedikit orang untuk mengerjakannya.
11
2.2.2
Pengertian PLC
PLC merupakan suatu alat pengontrol sistem secara logika berbasiskan komputer
PC yang menjalankan intruksi-intruksi logika yang dapat melakukan kontrol terhadap
rangkaian-rangkaian logika dari input, proses, yang kemudian outputnya dapat
melakukan suatu tujuan tertentu pada aplikasi yang bersifat fisikal yang dapat diatur
oleh suatu program dengan efesien, cepat dan handal.
PLC (programmable logic controller) yaitu kendali logika terprogram
merupakan suatu sistem atau piranti elektronik yang di rancang untuk dapat beroperasi
secara digital dengan menggunakan memori sebagai media penyimpanan instruksiinstruksi internal untuk menjalankan fungsi-fungsi logika, seperti fungsi pencacah,
fungsi urutan proses(sekuensial), fungsi pewaktu, fungsi arimatika dan fungsi lainnya
dengan cara memprogramnya untuk mengontrol berbagai macam mesin, mengendalikan
sistem lampu dan memproses modul masukan atau keluaran baik digital maupun analog.
Program-program yang dibuat kemudian dimasukkan dalam PLC melalui programmer
atau monitor, pembuatan program dapat menggunakan komputer sehingga dapat
mempercepat hasil pekerjaan.
PLC dapat beroperasi pada sistem yang memiliki output atau input yang bisa
menghasilkan on atau off (Digital). Inputnya biasanya berasal dari sensor atau saklar
atau tombol yang menghasilkan input digital, sedangkan outputnya yang berupa motor,
buzzer dan kipas angin, juga biasanya berdasarkan hasil on ataupun off saja.
12
2.2.3
Teori Dasar PLC
PLC merupakan sebuah komputer kecil yang di desain sebagai otomatisasi
kontrol, Berbeda dengan komputer pada umumnya yang biasa digunakan, dalam sistem
komputer biasa dikenal dengan komputer pemroses data, dimana komputer hanya
sebagai pemroses data yang biasa pakai untuk menulis, memrogram, main games,
menggambar desain grafis dalam komputer dan lain lain, dimana banyak orang
menyebut komputer biasa sebagai mesin pemroses data, dimana alat masukannya berupa
keyboard dan mouse, dan alat keluarannya Video Display Terminal (monitor) dan
printer, berbeda halnya dengan PLC dimana banyak orang
menyebutnya dengan
komputer pemroses kontrol, tapi tentunya dalam PLC juga memroses data, itu juga
merupakan fungsi awal untuk pengontrolan pabrik dan proses industri seperti mesinmesin, robot dan lain lain. [11]
Dimana dalam skripsi ini input pengontrolnya berupa switches dan sensors dan
output pengontrolnya berupa motor, lampu, buzzer, dan lain lain.
Untuk aplikasi dipabrik alat PLC skripsi ini bisa digunalan sebagai berikut;
1. Sistem kontrol untuk sebuah mesin bor otomatis.
2. Sistem kontrol untuk sebuah sistem pengemasan kotak.
3. Sistem kontrol untuk pembuka pintu garasi otomatis.
4. Sistem kontrol untuk pembuka pintu pagar otomatis.
5. Sistem kontrol untuk sistem keamanan, mis: pendeteksi asap.
6. Sistem kontrol untuk pengatur lampu rumah.
7. sistem kontrol untuk pengendali parkir otomatis.
8. dll.
13
2.3 Perbedaan PLC dengan komputer
Dimana bisa dilihat perbedaan antara PLC (Process control computer system)
dengan sistem komputer proses data (Data processing computer system) pada diagram
blok di gambar.2.1. sebagai berikut;
Gambar 2.1. Data Processing dan Process Control Computer
14
2.4 Sistem PLC
Dalam suatu sistem PLC ini yang seperti pada gambar.2.2. terdapat 4 (empat)
komponen bagian utama, keempat komponen itu yaitu;
1. Central Control Unit (CCU) atau Central Prosesing Unit (CPU), merupakan otak
dari PLC.
2. Memori.
3. Programmer atau Monitor.
4. Input atau output modul
Dimana blok diagram rancangan sistem PLC sebagai berikut;
Programmer atau monitor
Modul
masukan
CCU
Modul
keluaran
Gambar 2.2. Diagram keseluruhan sistem PLC
15
Dari gambar 2.2 diatas cara kerja singkatnya sebagai berikut:
dimana pada masukan dan keluaran di kontrol dan di proses melalui CPU atau CCU,
sinyal masukan ke CCU yang sebelumnya uda di program melalui programmer monitor,
kemudian CCU memberikan suatu sinyal informasi pada keluaran, hasil kerja tersebut
bisa di simpan dalam komputer.
Dimana CCU, programer atau monitor, dan modul I/O, penjelasannya secara
detail sebagai berikut;
CCU (Central Control unit atau pusat unit pengontrolan)
Sesuai dengan namanya unit CCU merupakan alat yang di gunakan sebagai pusat
pemrosesan semua intruksi-intruksi atau perintah-perintah yang di berikan ke PLC.
Piranti keras dan otaknya PLC berupa CCU (Central Control unit), CCU terdiri
dari 4 bagian yaitu;
a. IC AT89S52 merupakan otak dari CCU yang menjadi pusat pengontrolan yang di
fungsikan untuk operasi pengontrolan dan operasi logika.
b. Memori, pada IC AT 89S52 terdapat memori yang merupakan daerah CCU yang di
gunakan untuk melakukan proses penyimpanan dan pengiriman data pada PLC.
Yang dimana memori ROM dan RAM uda menjadi satu dalam IC CCU pada
IC AT 89S52
c. Optocoupler, menerima sinyal masukan dari modul input.
d. Relay, berfungsi sebagai on/off pada modul output.
16
Blok diagram CCU PLC dapat dilihat pada gambar 2.3 di bawah ini;
CCU
optocoupler
Mcs 52
Relay
Catu daya
Gambar 2.3 Blok Diagram CCU
Catu daya berfungsi untuk memberikan sumber tegangan pada CCU dengan cara
mengubah sumber masukan tegangan bolak-balik menjadi tegangan searah, kebanyakan
PLC beroperasi pada tegangan searah +5 volt, oleh sebab itu catu daya PLC harus
membuat rangkaian untuk mengubah 220 VAC menjadi +5 V DC.
banyak perusahaan PLC membekali PLC dengan baterai cadangan yang membuat sistem
operasi dalam CCU selalu ada sekalipun dalam catu daya yang gagal.
Pada unit ini penyusun utama dari rangkaian-rangkaian elektronik yang rumit
dan kompleks, saat suatu perintah diberikan ke unit ini, maka perintah itu akan diterima,
diterjemahkan, kemudian dipecahkan dalam kode-kodenya, kemudian kode-kode di
teruskan ke unit-unit lain sebagai perintah untuk melaksanakan tugas yang di
terimannya.
17
2.4.1 Cara kerja sistem PLC
dimana sistem kerja PLC dengan CCU di gambarkan dalam gambar diagram 2.5 sebagai
berikut ;
Gambar 2.4. Sistem kerja diagram blok PLC.
18
Keterangan cara kerjanya sebagai berikut ;
• Bisa dilihat bagian atas pada gambar 2.4 pada diagram sistem CCU;
dimana memori ROM dengan sistem operasi yang tetap (tidak bisa di ubah-ubah) dan
pasti berhadapan atau berhubungan langsung dengan bagian kontrol (control section),
program sistem operasi disini menyusun dan mengatur setiap operasi dari PLC.
Apapun permintaan dan perintah dari logic scan program (user) kepada PLC untuk
melakukan sesuatu, program sistem operasi tetap yang mengurus semua pekerjaan atau
tugas-tugas dalam PLC.
• Pada bagian kontrol (control section), yang merupakan jantung dari CCU, terdiri dari;
control unit dengan clock, sebuah arithmetic logic unit (ALU), dan beberapa bagian
dalam (internal) penyimpanan register sementara.
Bagian kontrol yang menentukan bagian operasi yang mana yang di fungsikan, untuk
tugas apa dan untuk berapa lama.
• Kemudian pada bagian input scan block mengscan input dan kedudukan atau keadaan
status input secara individual dari input module kedalam memori ROM, setelah
menganalisa input, logic scan (user ladder logic program) meng updates tugas atau status
atau keadaan baru pada ouput module melalui output scan blok secara tepat., maka
keadaan output setelah di scan dan di update, keadaan dan statusnya bisa berubah atau
juga bisa tetap tergantung analisis dari logic scan (tergantung program yang diberikan
oleh user dalam ladder diagram).
Status tugas yang diberikan pada output module tergantung sinyal output dari CPU.
Keyboard mengambil aksi berdasarkan operasi yang diberikan
• Bagian interfacing merupakan pilihan,dimana bisa berkomunikasi dengan PLC lain.
19
2.4.2 Penyusunan sistem PLC
Dimana susunan sistem PLC bisa dilihat pada gambar 2.5. blok diagram berikut;
Gambar 2.5. Susunan Sistem PLC
2.4.2.1 Mikrokontroler
Semua Mikrokontroler di rancang untuk mengerjakan soal-soal kontrol dan
melakukan operasi logika.
Ilmuan-ilmuan elektronik Atmel mengerjakan hal itu semua kedalam satu chip
yang bisa digunakan untuk mengendalikan alat–alat elektronik yang bisa dinamakan IC
mikrokontroler, Unit pusat pemrosesan ada pada IC AT89S52 sebagai IC
mikrokontroler, yang dipakai pada skripsi PLC, dimana mikrokontroler ini mempunyai
20
karakter yang unik dan bisa di program dalam memori internal tetap untuk mengerjakan
satu set instruksi, yang disusun dalam satu program.
Keberadaan suatu chip microprocessor atau microcontroller dipengaruhi unjuk
kerjanya pada kapasitas pemrosesan bit-nya dan juga oleh kecepatan atau clock
frekuensi kerjanya.
Dalam jenis microprocessor atau microcontroller mempunyai beberapa besaran bit yaitu;
4,8,16,32-Bit, semakin besar bitnya semakin bagus dalam performance maupun
pemrosesannya.
Suatu mikroprosesor dengan kapasitas pemrosesan 8 bit, maka dapat diandaikan
bahwa mikroprosesor tersebut mempunyai 8 jalur pintu masukan sebagai penerima
menerima bit-bit intruksi, dengan demikian mikroprosesor dengan kapasitas pemrosesan
16 bit dan 32 bit tentunya mikroprosesor ini akan mempunyai 16 dan 32 jalur pintu
cepat, demikian juga mikro prosesor dengan 32 bit akan dapat memproses 16 bit dengan
dengan 2 kali lebih cepat, begitu seterusnya, tetapi dalam praktek biasanya tidak dapat
tepat 2 kali atau 4 kali, sebab masih ada faktor-faktor lain yang juga mempengaruhi, di
antaranya adalah frekuensi kerja mikro prosesor tersebut.
Biasanya PLC besar memakai mikro prosesor 32 bit dengan clock speed 33 Mhz sampai
50 Mhz dan beberapa PLC yang kecil sudah bagus dengan memakai microprocessor 8
bit dengan clock speed 4 Mhz, tetapi sekarang kebanyakan PLC yang kecil sudah
memakai microprocessor 16 bit dengan clock speed 10 Mhz,
Dan dalam pembuatan skripsi PLC ini memakai mikro kontroler IC AT 89S52 dgn
besaran 8 bit.
MCS IC AT 89S52 mengatur dan mengawasi semua operasi dalam PLC, dengan
melaksanakan instruksi-instruksi program yang di simpan dalam memori, kemudian di
21
jalankan untuk membuat output device dalam keadaan OFF atau dalam keadaan ON.
Dalam IC AT 89S52 sebuah jalur komunikasi dalam, atau sistem bus, membawa
informasi ke atau dari prosesor, memori dan unit masukan atau keluaran, dibawah
pengaturan dari CCU.
Mikrokontroler merupakan otak dari PLC dimana tugasnya menganalisa,
memproses dan mengirim data.
2.4.2.2 Memori
Ukuran CCU sangat penting, sesuai dengan internal memori yang diperlukan
untuk menjalankan program, pengendalian untuk pengoperasian kecil hanya
memerlukan unit PLC yang mempunyai memori yang terbatas, sedangkan untuk
pengoperasian yang besar tentu saja di butuhkan PLC yang mempunyai kemampuan
penyimpanan memori yang lebih besar dan juga memiliki fungsi yang lebih besar.
Sistem operasi dasar seperti ; logic, Edit, monitor, communicate di simpan secara
permanen dalam ROM (Read only Memory/memori hanya baca), disebut memori hanya
baca karena chip ini di rancang sehingga byte-byte yang tersimpan tidak bisa di ubaubah dengan cara apapun Cuma bisa di baca tidak bisa di tulis atau di hapus, kegunaan
utama ROM dalam sistem CCU adalah untuk menyediakan suatu program yang di sebut
monitor dan operasi logic, program yang sudah di taruh dalam sebuah ROM akan tetap
bertahan ketika tidak ada lagi catu daya yang diberikan.
Di dalam sebuah ROM terdapat sistem operasi yang tetap dan pasti, program monitor
atau pembangkit karakter merupakan bagian penting dan banyak di pakai dalam
perancangan PLC, perlu di buat pola programnya, tetapi untuk pemakaian dan
pembuatan program perlu di simpan dalam memori yang dapat di ubah-ubah dan di
hapus yang di sebut random access memory (RAM), yang di gunakan sebagai memori
22
baca atau tulis dimana untuk penyimpan sementara status dari fungsi dalam yaitu;
pewaktu, pencacah, relay penanda (marker relay) serta diagram ladder, numerics dan I/O
masukannya hilang maka program juga akan hilang, oleh karena itu sebuah RAM
membutuhkan baterai cadangan atau battery back up supaya programnya tidak hilang
sewaktu masih di butuhkan.
Di skripsi ini program monitor dan fungsi semua disimpan dalam memori ROM.
selain ROM dan RAM ada beberapa memori yang sering di gunakan pada beberapa
CPU PLC, antara lain: PROM, EPROM, EEPROM, dan NOVRAM.
Ket sebagai berikut;
A. Programmable read-only memory (PROM) pada dasarnya sama dengan ROM, hanya
pada PROM dapat di program oleh programmer, tapi hanya untuk satu kali.
B. Erasable programmable read-only memory (EPROM) adalah PROM yang dapat di
hapus dengan menyinari dengan sinar ultraviolet (UV) pada jendela IC untuk beberapa
menit, memori ini sering juga di sebut UVROM, sewaktu disinari dengan ultra violet,
bit-bit dalam IC memori di reset menjadi 0, dalam EPROM ada beberapa kekurangan
yaitu; pertama Cuma bisa di hapus beberapa kali, kedua sewaktu EPROM dihapus
dengan sinar UV, semua lokasi dalam IC memori terhapus walaupun yang ingin di
hapus atau diubah beberapa lokasi saja.
C. Electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM) agak sama dengan
EPROM tetapi mempunyai kelebihan jika di bandingkan dengan EPROM, karena
EEPROM dengan sangat cepat dan mudah dapat direset dan di hapus, dalam EEPROM
menghapus isi memorinya dengan menggunakan sinyal elektrik
D. Non Volatile Random Access Memory (NOVRAM) ini merupakan memori
kombinasi antara EEPROM dan RAM, ketika catu dayanya berkurang maka memori
23
pada RAM dapat di simpan pada EEPROM sebelum hilang dan dapat di baca pada
RAM lagi setelah catu dayanya tersedia kembali normal. Non Volatile Random Access
Memory (NOVRAM) merupakan jenis memori yang sering di gunakan pada CPU PLC.
Dalam sebuah memori Volatile ataupun NonVolatile di golongkan menurut besaran bit.
Besaran 1 bit bisa 0 (low voltage) ataupun 1 (high voltage) yang merupakan isi dari
setiap bit atau cell, cell di atur dan di susun dalam suatu tempat yang terdiri kotak-kotak
bit, biasanya mempunyai lebar 8 bit dan 16 bit, dimana yang besarnya 8 bit disebut
dengan byte dan yang besarnya 16 bit disebut dengan word.
PLC pada umumnya mempunyai kapasitas memori ROM dari 2 sampai 8 Kilo Byte,
semakin banyak proses intruksi dan pengontrolan input-output semakin banyak
memerlukan kapasitas memori dalam sebuah PLC.
Dalam proses menjalankan pengontrolan dari sebuah input menggerakkan sebuah
output, besarnya kapasitas memori yang dibutuhkan tergantung pada jumlah input dan
jumlah output dan banyaknya proses dalam diagram pengontrolan
Dalam penempatan isi memori menurut tugasnya dibagi dalam 2 kategori, yaitu: user
memory (memori yang digunakan user dalam membuat program, mis : ladder diagram)
dan storage memory (memori penyimpanan, mis: I/O status, timer status, numerical data,
timer status, counter status, dan lain lain).
Besarnya kapasitas user memori dalam menempati sebuah memori biasanya 75 % keatas
dari total kapasitas memori yang biasanya digunakan user untuk memprogram ladder
diagram.
Tetapi dalam skripsi ini digabung menjadi satu memori pada ROM.
2.4.2.3 Program atau monitor
Program atau Monitor: Media-media tempat dimana program dimasukan.
24
Program atau monitor merupakan suatu alat yang di gunakan untuk berkomunikasi
dengan PLC, dengan menggunakan programatau monitor ini dapat di buat program yang
kemudian dimasukkan ke dalam PLC dan juga dapat memonitor proses yang di lakukan
oleh PLC, programmer atau monitor mempunyai beberapa fungsi yaitu:
1. Off, difungsikan untuk mematikan PLC sehingga program yang di buat tidak
dapat di jalankan.
2. Run, di fungsikan untuk pengendalian suatu proses pada saat program dalam
kondisi di aktifkan .
3. Monitor untuk mengetahui keadaan suatu proses yang terjadi pada PLC.
4. Program yang menyatakan suatu keadaan dimana programmer atau monitor
dapat di gunakan untuk membuat program.
(dalam skripsi dibuat program yang langsung menggerakan instrument)
2.4.2.4 I/O MODUL (INTERFACES)
I/O Modules: Tempat dimana seluruh sistem menerima dan mengirim informasi
(antarmuka atau interface).
2.4.2.4.1 Modul Input
Terminal masukan menerima sinyal dari kabel yang di hubungkan dengan
masukan sensor dan transduser, sedangkan keluaran menyediakan tegangan keluaran
untuk actuator atau indicator alat.
Beberapa tipe modul masukan dan keluaran antara lain 4,8,12 atau 16 module, dan lain
lain. Dan yang dipakai pada skripsi memiliki 8 masukan dan 8 keluaran.
25
Dalam modul masukan (input module) mempunyai 4 tugas secara elektronika;
Pertama: merasakan kehadiran dari setiap sinyal input dalam terminal input, sinyal input
memberitahu switch dan sensor apa dan yang mana yang digunakan, atau sinyal lain
dalam keadaan off atau on di dalam proses pengontrolan.
Kedua : mengubah sinyal input yang dalam keadaan high atau on pada Optocoupler atau
optoisolator kedalam bentuk ground yang dapat digunakan pada IC AT 89S52, jika tidak
ada sinyal input yang di ubahkan maka di indikasikan sebagai off.
Ketiga : modul input membuat isolator elektronik yang mengisolasi module input setelah
converter dan sebelum output logic secara elektronik, yang berguna untuk melindungi
IC AT 89S52 dari lonjakan tegangan input.
Keempat : sirkuit elektronika module input membuat sinyal output yang bisa dirasa dan
dimengerti CCU dari PLC.
Dimana gambar layout dari module input bisa dilihat sebagai berikut;
Gambar 2.6. PLC Input Module layout
Gambar
2.6.
menggambarkan
sirkuit
untuk
satu
menggambarkan sirkuit module yang serupa (identical).
terminal,
semua
terminal
26
pertama menerima sinyal input dari switch, sensor, dan lain lain.
Untuk tegangan input AC, dalam converter diubah menjadi tegangan DC yang bisa
(converter) yang di hubungkan dengan semua input, keluaran dari converter tidak
langsung terhubung dengan CCU karena jika terhubung langsung akan terjadi sentakan
tegangan input dan bisa membuat CCU tidak berfungsi, misalkan dalam converter
menerima tegangan AC 20 volt yang diberikan input kepada CCU, oleh karena CCU
hanya bekerja pada tegangan DC 5 volt, maka CCU bisa mengalami kerusakan fatal, di
situlah optoisolator atau optocoupler sebagai isolator elektronik melindungi CCU dari
kerusakan tersebut.
Sinyal on off dari keluaran converter dibawa berupa sinar dengan sebuah LED
(Light Emitting Diode) dalam satu arah di dalam optoisolator, sentakan tegangan tidak
akan melewati optoisolator dalam arah yang sama.
Sewaktu ada sinyal input, optoisolator mengirim sinyal ke CCU melalui blok output
logic, ketika sinyal yang diterima block output logic dalam keadaan on maka diubah
menjadi kode sinyal berupa 0 yang diterima oleh CCU kalau dalam off maka diubah
menjadi kode sinyal berupa 1 yang diterima oleh CCU, yang dijadikan modul yang
terdiri sederetan angka secara paralel, dimana modul kode angka-angka dalam setiap
terminal bisa disusun secara bersamaan, dalam setiap kode sinyal menggambarkan status
on off yang kemudian di scan oleh blok scan input dan ditempatkan kedalam memori
ROM seperti yang diberitahu sebelumnya.
2.4.2.4.2 Modul output
Dimana gambar layout dari module output bisa dilihat pada gambar 2.7. sebagai
berikut;
27
Gambar 2.7. PLC Output Module layout
Sinyal CCU yang diterima dari output logic pada input modul, setiap kode
sinyalnya discan pada input scan blok dan kemudian ditaruh pada memori dan jika kodekode sinyal CCU cocok dengan tanda kode angka dari modul input yang sesuai dengan
program laddernya maka modul output dalam keadaan on atau aktif.
Pengenalan kode angka-angka sinyal pada modul output sudah di tentukan, jika kode
sinyal CCU tidak cocok yang diterima dengan tanda kode sinyal blok output scan yang
berupa relay maka terminal modul output tidak bekerja atau dalam keadaan off.
Kemudian jika sinyal CCU cocok dengan tanda kode dari scan modul input, maka
diteruskan dan di terima oleh modul output dan diteruskan pada blok IC motor yang
menggerakan relay pada modul output, kemudian sinyal yang dari relay output tersebut
yang menentukan sebuah output atau transducer dalam keadaaan ON atau OFF.
2.4.2.5 Besaran Tegangan I/O
Hal yang penting dalam modul masukan atau keluaran adalah tegangan modul dan nilai
arus, modul masukan bernilai 3 sampai 12 volt dc dan tidak di perbolehkan bekerja
selain pada tegangan tersebut, tegangan ini akan membuat kerusakan PLC.
28
PLC bekerja pada tegangan antara 6 sampai 12 volt, modul masukan atau
keluaran membentuk interface antara mikro elektronik dari PLC dengan alat-alat
masukan dan alat-alat keluaran.
2.4.2.6 Jenis-jenis I/O
Dimana jenis dan keterangan modul input dan modul output sebagai berikut;
1. Modul Input (Sensor)
Berfungsi untuk mengubah besaran fisis menjadi besaran elektris yang kemudian
diproses pada AT89S52 yang merupakan sinyal masukan yang akan di proses oleh
ALU.
Modul Input atau Sensor ini dapat berupa :
A. Saklar (switch)
saklar merupakan saklar biasa yang telah diketahui di mana sensor ini dapat
mendeteksi adanya penekanan. Sensor Saklar merupakan sensor yang sederhana
Terdapat dua keadaan awal yaitu Normaly Open (NO) di mana saklar pada keadaan
awal adalah hubung buka (non aktif) jika ditekan baru terhubung singkat (aktif) dan
Normaly Close (NC) di mana saklar pada keadaan awal adalah hubung tutup atau
hubung singkat (aktif) bila ditekan maka hubungannya terputus (non aktif).
29
a. Normaly Open
b. Normaly Close
Gambar 2.8. Saklar
B. Limit Switch
Limit Switch dapat mendeteksi ada atau tidaknya sesuatu (benda), serta dapat mengecek
sesuatu(benda) yang ditangkap sesuai dengan batas-batas yang sudah ditetapkan
limit Switch mendeteksi keberadaan suatu benda berdasarkan sifatnya, misalnya berupa
logam, benda gelap atau terang, dan sebagainya.
C. Sensor
Ada dua macam sensor yang dapat dipergunakan :
I.
Sensor Proximity
Sensor yang dapat mendeteksi perubahan lingkungan pada sensor tanpa
melakukan sentuhan fisik.
Jarak benda yang dapat dideteksi terbatas pada jarak tertentu. Terdapat beberapa
jenis sensor ini yaitu :
1. Sensor kapasitif
Sensor ini biasa digunakan untuk mendeteksi semua jenis benda dengan
deteksi sensor yang terbatas.
2. Sensor induktif
Hanya dapat mendeteksi keberadaan benda jenis logam.
jarak
30
3. Sensor optik
Mendeteksi benda berdasarkan tingkat intensitas sinar yang dipantulkan oleh benda.
Sinar yang digunakan biasanya infra red atau sinar biasa (yang dapat ditangkap oleh
mata manusia). Sensor ini berupa foto dioda yang akan hubung singkat jika
mendapatkan sinar yang cukup kuat dan akan hubung buka jika tidak mendapatkan
sinar yang cukup. Pada perkembangan selanjutnya terdapat sensor optik yang
mampu mendeteksi warna-warna lain.
4. Sensor magnet
Mendeteksi keberadaan medan magnet. Jika terdapat medan magnet maka rangkaian
akan hubung singkat di kaki output dengan ground dan sebaliknya.
5. LDR (Light Dependent Resistor)
Sensor ini bekerja berdasarkan cahaya, dimana resistor yang bergantung pada cahaya
artinya nilai tahanannya akan berubah-ubah apabila terkena cahaya dan
perubahannya tergantung dari intesitas cahaya yang di terimanya. Semakin banyak
cahaya maka hambatannya semakin sedikit, sebaliknya jika tidak ada cahaya maka
tahanannya akan membesar.
II.
Sensor Non Proximity (Sensor Roller)
Sensor jenis ini dapat mendeteksi perubahan lingkungan pada sensor jika ada
sentuhan fisik.
Contoh sensor jenis ini adalah Sensor Roller atau bumper.
Input yang dipakai hanya memakai sensor magnet, LDR dan saklar.
31
6. Modul Output
Berfungsi untuk mengubah besaran elektris yaitu data elektris hasil proses
CCU menjadi besaran fisis. Modul output ini dapat berupa :
a. Lampu, mengubah besaran elektris menjadi optis/cahaya.
b. Buzzer atau speaker , mengubah besaran elektris menjadi gelombang suara.
Tidak seperti speaker yang menggunakan tegangan AC, Buzzer hanya
menerima tegangan DC.buzzer dikendalikan logika 1(high) atau 0(low), jika
1 atau diberi tegangan maka bunyi dan 0 atau tidak diberi tegangan maka
tidak bunyi.
c. Motor dc, mengubah besaran elektris menjadi energi gerak.
d. kipas angin
2.5 Logic Function Chart
Function Chart ini menggambarkan fungsi-fungsi logika yang dipakai dalam PLC
o Identity ( A = X )
o NOT ( A = X’ )
32
o AND ( A = X ∧ Y )
o OR ( A = X ∨ Y )
o NAND ( A = NOT ( X ∧ Y ) )
o NOR ( A = NOT( X ∨ Y ) )
2.6 IC AT8952 Dan PIN Konfigurasi
33
Gambar 2.9. Diagram Konfigurasi PIN AT89S52
[12]
34
Gambar 2.10. Diagram blok AT89S52
35
2.6.1 Fitur-fitur dari IC AT89S52
+ 8 k bytes Flash Memory dalam ISP (In system Programmable) dimana bisa sampai
1000 write/ erase cycles.
+ Jarak operasi dari 4 V sampai 5.5 V .
+ Operasi penuh static: 0 Hz ke 33 Mhz.
+ 3 level program memory lock.
+ 256 * 8 bit Internal RAM.
+ 32 Programmable I/O lines.
+ 3 buah 16 bit Timer/counters.
+ 8 sumber interrupt.
+ Full Duplex UART Serial Channel port.
+ Low Power Idle dan Power Down Modes.
+ Interrupt Recovery dari power down mode.
+ watch dog Timer.
+ Dual Data Pointer.
+ Power Off Flag.
+ On chip oscillator.
+ arsitektur enam vector dua level interrupt
+ clock circuitry.
36
IC AT89S52 membutuhkan tegangan rendah,merupakan mikrokontroler CMOS
8 bit berdaya guna tinggi dengan 8 kbytes ISP (In system programmable) Flash memori
yang memiliki 40 kaki pin, sedangkan dalam mikrokontroler AT89C52 belum memiliki
ISP. dimana ISP bisa memungkinkan IC di program langsung dari komputer tanpa
diprogram dulu melalui ATMEL writer, IC AT89S52 menggunakan memori yang tidak
mudah hilang, dan sesuai industri Mcs 51 dengan standard instruksi set dan pin
keluaran
Memori
Memori merupakan bagian yang sangat penting bagi mikrokontroler yang
berfungsi untuk tempat pemrograman, diperlukan 2 macam memori yang sifatnya
berbeda. [8]
Memori jenis ROM (Read Only Memory) yang isinya tidak berubah meskipun
IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan program, begitu di reset
mikrokontroler akan langsung bekerja dengan program ROM tersebut. Sesuai dengan
keperluannya, dalam susunan Mcs 51 memori penyimpan program ini dinamakan
sebagai Memori Program. Memori program hanya dapat di baca dan tidak dapat di tulis
Memori jenis RAM (Random Access memory) yang isinya akan sirna begitu IC
kehilangan catu daya, yang dimana dipakai untuk menulis,menghapus dan menyimpan
data pada saat program bekerja. Di samping untuk data, RAM dipakai pula untuk stack.
Dimana RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut pula sebagai Memori Data.
Pembacaan memori data eksternal dilakukan melalui pengaktifan sinya RD dan WR.
Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan program yang sudah
baku dan diproduksi secara massal, dimana program tersebut diisikan ke dalam ROM
pada saat IC mikrokontroler di cetak di pabrik IC. Untuk keperluan yang jumlahnya
37
tidak banyak biasanya tidak dipakai ROM yang tidak bisa di hapus, tapi dipakai ROM
yang bisa di hapus dan di isi ulang atau Programmable-Eraseabke ROM (disingkat
menjadi PEROM atau PROM).
Dulu banyak yang dipakai UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable programmable
ROM) yang kemudian di nilai mahal harganya dan di tinggalkan setelah ada Flash
PEROM yang harganya jauh lebih murah.
Jenis memori yang dipakai untuk memori program IC AT89S52 adalah Flash
PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat
bantuan ISP (In System Programming).
Dalam IC AT89S52 dalam memori program bisa di program berulang – ulang
dalam system IC AT89S52. dengan mengkombinasikan 8 bit CPU serba guna dengan In
system programmable Flash ROM dalam satu chip. IC AT89S52 adalah mikrokontroler
yang powerfull, dimana mempunyai flexibilitas yang tinggi dan biaya yang sangat
murah. IC AT89S52 di pasang dalam Alat PLC sebagai otak pengontrol input,proses dan
outputnya. IC AT89S52 memiliki besaran-besaran memori yaitu: 8 k bytes Flash
EPROM dan 256 bytes RAM. IC AT89S52 di rancang dengan static logic untuk operasi
frekwensi 0 dan mensupport power saving mode.
Idle mode menghentikan CPU sementara membiarkan RAM, timer/counter, serial port,
dan system interrupt terus bekerja.
Power down mode menyimpan RAM dengan baik tapi menghentikan osilator, men
disable semua fungsi lainnya dalam chip sampai interrupt berikutnya atau reset
hardwarenya.
38
IC AT 89S52 menyediakan sarana input/output yang cukup banyak dan bervariasi, yang
mempunyai 32 jalur input/output parallel dari port 0 (P0.0…P0.7) sampai sampai port 3
(P3.0…P3.7).
IC AT 89S52 dilengkapi UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) yang
biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri.
Jalur untuk komunikasi data seri ada di port 3.0 (RXD) dan di port 3.1 (TXD).
2.6.2
FUNGSI DAN PENJELASAN - PENJELASAN SETIAP KAKI PIN DAN
DESKRIPSI IC AT 89S52
VCC di kaki pin 40
sumber Tegangan 4V – 5.5V
GND di kaki pin 20
Ground dari sumber tegangan.
Port 0 di kaki pin 32 sampai kaki pin 39
Port 0 terdiri dari 8 bit saluran dua arah port I/O. Kalau sebagai output,setiap
pinnya bisa memasukkan 8 TTL input.sewaktu tertulis di pin port 0.pin-pin nya bisa di
gunakan sebagai impedansi tinggi input.
Port 0 juga bisa dibentuk menjadi multiplexed low-order address atau data bus selama
akses ke eksternal program dan memori data.dalam mode ini P0 mempunyai internal
pull-ups.
Port 0 juga menerima kode bytes selama flash program dan mengeluarkan kode bytes
selama verifikasi program. Eksternal pull-ups di butuhkan selama verifikasi program.
39
Port 1 di kaki pin 1 sampai kaki pin 8
Port 1 terdiri 8 bit dua arah port I/O dengan internal pull-ups.
Output buffer port 1 bisa memasukkan sumber 4 TTL input. sewaktu pertama kali
tertulis ke pin-pin port 1, kodenya ditarik tinggi dengan internal pull-ups dan bisa di
gunakan sebagai input, sebagai input pin-pin port 1 secara eksternal di tarik rendah
menjadi sumber arus (IIL) dari internal pull-ups.
Dalam penjumlahan, P1.0 dan P1.1 bisa di gambarkan sebagai timer/counter 2 eksternal
input penghitung dan timer/counter 2 input pemicu.
Dimana bisa dilihat fungsi-fungsi dari pin-pin port 1 dalam tabel 2.1. sebagai berikut;
Tabel 2.1 PIN Port 1
Port 1 juga bisa menerima low order address bytes selama menyinari program dan
verifikasi program.
Port 2 di kaki pin 21 sampai kaki pin 28
Port 1 terdiri 8 bit dua arah port I/O dengan internal pull-ups.
Output buffer port 2 bisa memasukkan sumber 4 TTL input. sewaktu pertama kali
tertulis ke pin-pin port 2, kodenya ditarik tinggi dengan internal pull-ups dan bisa di
gunakan sebagai input, sebagai input pin-pin port 2 secara eksternal di tarik rendah
menjadi sumber arus (IIL) dari internal pull-ups.
40
Port 2 memancarkan high order address byte selama di tarik dari memori
eksternal program dan selama akses ke eksternal memori data dimana menggunakan 16
bit addresses (MOVX @ DPTR). Dalam aplikasi ini, port 2 menggunakan internal pullups yang kuat sewaktu penyinaran. Selama dalam mengakses ke eksternal memori data
mrnggunakan 8 bit pengalamatan (MOVX @ RI), port 2 bisa bermuatan SFR (Spesial
Fungtion Register). Port 2 juga menerima bit high order address dan beberapa sinyal
kontrol selama verifikasi dan mengisi program dengan penyinaran (flash).
Port 3 di kaki pin 10 sampai kaki pin 17
Port 3 terdiri 8 bit dua arah port I/O dengan internal pull-ups.
Output buffer port 3 bisa memasukkan sumber 4 TTL input. sewaktu pertama kali
tertulis ke pin-pin port 3, kodenya ditarik tinggi dengan internal pull-ups dan bisa di
gunakan sebagai input, sebagai input pin-pin port 1 secara eksternal di tarik rendah
menjadi sumber arus (IIL) dari internal pull-ups.
port 3 juga menjalankan fungsi-fungsi dari bermacam-macam fitur-fitur pada khususnya
dari AT 89S52, Dimana bisa dilihat fungsi-fungsi dari pin-pin port 1 dalam tabel 2
sebagai berikut;
Tabel 2.2 PIN Port 3
.port 3 juga menerima beberapa sinyal kontrol untuk Flash program dan verifikasi
41
Reset pada kaki pin 9
Reset input. Ketika sinyal 1 pada pin Reset untuk dua machine cycles sementara osilator
sedang bekerja mereset IC. Pin ini mengeluarkan sinyal 1 untuk 96 periode osilator
setelah waktu watchdog habis. Bit DISRTO dalam SFR AUX (address 8E H) bisa
digunakan untuk membuat fitur ini tidak bekerja. Dalam keadaan normalnya dari bit
DISRTO, pada kaki reset diberi sinyal 1 (high) membuat fitur bekerja.
ALE / PROG pada kaki pin 30
Pin ini berisi ALE (Address Latch Enable) berupa output denyut pulsa untuk
latching (gerbang) sinyal byte rendah (0) dari alamat selama mengakses ke eksternal
memori. pin ini juga program denyut input pulsa (PROG) selama penyinaran program
(flash programming) dalam IC.
Dalam operasi normal, ALE memancarkan kecepatan (rate) konstan dari 1/6 frekwensi
osilator dan mungkin digunakan untuk eksternal timing (waktu di luar) atau untuk tujuan
clocking. Bagaimanapun pulsa ALE terlewatkan selama setiap akses ke eksternal
memori data. Jika diinginkan, operasi ALE bisa di hentikan (disable) dengan set bit 0
pada SFR (Special Fungtion Register) di lokasi 8E H. Dengan set bit, ALE menjadi aktif
hanya selama instruksi MOVX atau MOVC. Sebaliknya, pin dengan lemah tertarik
sinyal tinggi (1). Set bit ALE menjadi disable tidak mempunyai efek bila mikrokontroler
dalam keadaan external execution mode.
PSEN di kaki pin 29
PSEN (program store Enable) yang membaca strobe pada eksternal memori program.
Sewaktu IC AT 89S52 menglaksanakan kode (executing code) dari eksternal memori
program, PSEN diaktifkan dua kali setiap perputaran siklus mesin (machine cycle),
42
kecuali dua aktivitas PSEN tersebut terlewatkan selama setiap akses ke eksternal
memori data.
EA / VPP di kaki pin 31
EA singkatan dari External Access Enable. EA harus terikat ke ground (GND) untuk
membuat IC bekerja (enable) untuk memperoleh kode dari ekternal memori program
yang berlokasi dimulai dari segmen 0000H sampai FFFFH.
bagimanapun jika lock bit 1 ter program, EA secara internal akan terpalang pada reset.
EA seharusnya terikat kepada VCC untuk pelaksanaan program internal.
Kaki Pin 31 ini menerima tegangan 11 Volt (Vpp) membuat program bekerja (enable)
selama penyinaran (flash) program di IC.
XTAL 1 di kaki pin 19
Input ke inverting (pembalik) osilator amplifier dan input ke sirkuit internal clock
operasi.
XTAL 2 di kaki pin 18
Output dari inverting osilator amplifier.
Special Function Register (SFR)
Fungsi – fungsi tertentu dalam alamat-alamat di memori IC yang digambarkan dalam
sebuah map dalam ukuran besaran hexa. Tidak semua dari alamat-alamat terisi, dan
alamat yang tidak terisi mungkin tidak bisa di implementasi dalam sebuah memori.
Akses Pembacaan ke alamat-alamat ini akan secara umum kembali mengacak data,
akses penulisan mempunyai penentuan efek. Register khusus (SFR) adalah satu daerah
RAM dalam IC keluarga MCS 51 yang dipakai untuk mengatur perilaku MCS 51 dalam
hal-hal khusus, misalnya sebagai tempat untuk berhubungan dengan paralel port P1, P2
atau P3, dan sarana input/output lainnya, tapi tidak umum dipakai untuk menyimpan
43
data seperti layaknya memori data, meskipun demikian, dalam hal penulisan program
SFR sama dengan memori data, untuk SFR memori data hanya dipakai cara
pengalamatan memori secara langsung (direct memory addressing)
Register serba guna (General purpose Register)
Register serba guna menempati memori data sebanyak 32 byte yang di kelompokkan
menjadi 4 kelompok Register (Register Bank). Setiap kelompok register memiliki 8 byte
memori dan masing-masing kelompok memiliki register yang di kenali sebagai register
0 sampai register 7 (R0,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7). Dalam penulisan program memorimemori ini bisa langsung di sebut sebagai R0…R7, tidak lagi dengan nomor memori,
Contoh: mov A ,R1 dan tidak perlu lagi dengan: mov A,$01.
dengan ini instruksi menjadi lebih sederhana dan muda serta bekerja lebih cepat.
Khusus untuk register 0 dan register 1 ( R0 dan R1 ) masih mempunyai kemampuan
lain. Kedua register ini bisa di pakai sebagai register penampung . alamat yang dipakai
dalam pengalamatan memori secara tidak langsung
(indirect memory addressing).
Empat kelompok register serba guna ini tidak bisa di pakai secara bersamaan, setelah di
reset yang aktif dipakai adalah kelompok register 0 ( register bank 0), kal yang
diaktifkan adalah kelompok register 1, maka yang dianggap sebagai R0 bukan data no
0h melainkan memori data no 8h,demikian kalau kelompok register 3 maka memori data
no 18h menjadi R0.
Timer 2 Register
Bit control dan status terisi dalam register T2CON (terlihat pada tabel 2.3)dan T2MOD
(terlihat pada tabel 2.4) untuk Timer 2. pasangan register RCAP2H dengan RCAP2L
adalah register yang di tangkap (capture) atau diisi (reload) kembali ke Timer 2 di 16 bit
dalam capture mode atau 16 bit auto reload mode.
44
Tabel 2.3. T2CON-Timer / Counter 2 Control Register
Interrupt Registers
Secara individu bit interrupt enable ada dalam register IE (Interrup enable).
45
Tabel 2.4 AUXR: Auxiliary Register
Tabel 2.5 AUX R1 : Auxiliary Register 1
46
Dual Data Pointer Register
Untuk memudahkan akses dua-duanya, internal dan external dari memori data, dua
tumpukkan dari 16 bit Data Pointer Register menyediakan DP0 pada SFR di lokasi
alamat 82 H - 83 H dan DP1 pada lokasi 84 H – 85 H. Bit DPS = 0 dalam SFR AUX R1
memilih DP0 dan Bit DPS = 1 memilih DP1. User seharusnya selalu meng inisial bit
DPS ke nilai yang tepat sebelum akses ke masing-masing data Pointer Register.
Power Off Flag
Power Off Flag (POF) berlokasi di bit 4 (PCON.4) dalam PCON SFR, POF di set ke
nilai 1 selama listrik di nyalakan. POF bisa di set dan istirahat dalam software control
dan tidak dapat dipengaruhi dengan reset.
Memori secara umumnya
Alat MCS 51 mempunyai ruang alamat yang terpisah untuk memori program dan
memori data. Pengalamatan bisa Sampai 64 kbytes setiap dari eksternal memori program
dan memori data.
Memori Program
Jika pin EA terhubung ke ground, semua program yang terambil di arahkan ke eksternal
memori. Pada AT 89S52, jika EA terhubung ke Vcc, program di tarik ke alamat 0000H
sampai 1FFFH di arahkan ke internal memory dan di tarik ke alamat 2000H sampai
FFFFH ke eksternal memori.
47
Memori Data
IC AT 89S52 meng implementasikan 256 bytes besaran alamat pada chip RAM. 128
bytes teratas menempati ruang paralel alamat-alamat pada Special Function Register. Ini
berarti yang 128 bytes ini mempunyai ruang alamat yang sama dengan SFR tetapi secara
fisik terpisah dengan ruang SFR.
Sewaktu instruksi akses ke lokasi internal diatas alamat 7F H, mode alamat di gunakan
dalam instruksi yang di tetapkan dimana CPU bisa mengakses 128 bytes teratas dari
RAM atau dari ruang SFR. Dimana instruksi menggunakan langsung akses alamatalamat dari SFR.
Untuk contoh, bisa dilihat instruksi pengalamatan langsung dari SFR
di alamat 0A0H ( P2 ) sebagai berikut;
Mov 0A0H, #data.
Dimana instruksi itu menggunakan indirect addressing mengakses 128 bytes teratas dari
RAM. Sebagai contoh bisa dilihat indirect addressing instruction berikut, dimana R0
berisi 0A0 H, akses data byte di alamat 0A0 H, dari pada P2 dimana alamatnya adalah
0A0 H.
Mov @R0, #data.
Stack operasi ada di indirect addressing, jadi 128 byte teratas dari data RAM berfungsi
sebagai ruang Stack.
48
Watchdog Timer
(One time Enable dengan Reset out)
Watch dog timer dimaksudkan sebagai metode pemulihan dalam situasi dimana CPU
mungkin menjadi pokok dari kerusakan software. dimana mencegah terjadinya hang,
jika tidak memenuhi waktu yang di tentukan dalam perintah-perintah program yang di
jalankan maka akan compile program di reset dan mulai dari awal. WDT terdiri dari 13
bit counter dan watchdog Timer reset (WDTRST) SFR. WDT set awal untuk membuat
disable dari exiting reset. Untuk membuat enable WDT, user harus menulis 01E H dan
0E1 H dalam urutan pada WDTRST register (SFR berlokasi di 0A6H). sewaktu WDT
berfungsi, WDT akan menambah setiap machine cycle sementara osilator sedang
berjalan. Periode masa habis WDT tergantung pada eksternal clock frequency. Disana
tidak ada jalan untuk disable WDT kecuali melalui reset (salah satu dari reset hardware
atau WDT over flow reset). Sewaktu WDT berlebihan arus (over flow), WDT akan
membuat output Reset aktif (High Pulse) pada pin RST (reset).
Cara menggunakan WDT
Untuk membuat enable WDT, user harus menulis di lokasi 01EH dan 0E1H dalam
urutan pada WDTRST register (SFR berlokasi di 0A6H). sewaktu WDT enable,
kebutuhan user untuk menugaskan WDT dengan menulis pada lokasi 01EH dan 0E1H
pada WDTRST untuk menghindari WDT over flow. Counter 13 bit belebihan arus
sewaktu mencapai 8191 (1FFFH), dan ini akan meng reset ICnya. Sewaktu WDT
enable, WDT akan menambah setiap machine cycle sementara osilator sedang berjalan.
Ini berarti user harus reset WDT setidaknya setiap 8191 (1FFFH) machine cycles.untuk
meng reset WDT maka user harus menulis 01E H dan 0E1 H pada WDTRST. Dimana
WDTRST merupakan write only register. WDT counter tidak bisa di baca ataupun di
49
tulis. Sewaktu WDT overflows, WDT akan menghasilkan pulsa output reset pada pin
RST. Durasi Pulsa RST adalah 96 * Time OSC, dimana TOSC = 1 / FOSC. Untuk
membuat penggunaan terbaik dari WDT, WDT seharusnya di layani dalam bagian dari
kode, itu akan secara periodik akan di laksanakan bersamaan dengan waktu akan di
butuhkan, untuk mencegah dari WDT reset.
WDT selama power down dan idle ( berhenti /tidak melakukan apa-apa )
Dalam power down mode, osilator berhenti, dimana berarti WDT juga berhenti.
Sementara dalam power down mode, user tidak perlu menugaskan WDT. Di sana ada
dua metode jalan keluar dari power down mode yaitu; dengan reset hardware atau
melalui level aktif eksternal interrupt dimana memungkinkan lebih dulu memasuki
mode power down. Sewaktu power down eksis dengan reset hardware, penugasan WDT
seharusnya terjadi seperti normalnya dimana kapanpun IC AT89S52 di reset. Keluarnya
power down dengan interrupt secara signifikan berbeda. Interrupt bertahan rendah cukup
panjang untuk membuat osilator tetap stabil. sewaktu interrupt diajukan tinggi, interrupt
di layani. Untuk mencegah WDT dari mereset IC sementara pin interrupt tertahan
rendah (low).
WDT tidak akan mulai sampai interrupt bernilai tinggi (high / 1).dianjurkan WDT di
reset selama pelayanan (service) interrupt untuk penggunaan interrupt untuk keluar dari
power down mode.
untuk memastikan WDT tidak overflow dengan beberapa keadaan dari keluaran power
down, terbaiknya me reset WDT hanya sebelum memasuki power down mode.
Sebelum ke dalam idle mode, bit WD idle dalam SFR AUXR di gunakan untuk
menentukan apakah WDT terus menghitung jika WD enable. WDT tetap menghitung
50
selama IDLE (WD idle = 0) sebagai keadaan awal.untuk mencegah WDT dari peng
resetan IC AT89S52 sementara dalam idle mode, user seharusnya selalu set waktu
dimana secara periodik keluar dari IDLE, service WDT dan masuk kembali ke idle
mode. Dengan WD idle bit enable, WDT akan berhenti menghitung dalam idle mode
dan kembali menghitung yang sedang berlangsung dan keluar dari IDLE.
Timer 2
Timer 2 adalah 16 bit Timer / counter dimana bisa beroperasi sebagai salah satu dari
timer atau counter. Type dari operasi di pilih oleh bit C/ T2 dalam sbuah SFR T2CON
yang bisa dilihat pada tabel 2.3. timer 2 operasi bisa ber mode capture . Timer 2 terdiri 8
bit register. TH2 dan TL2. dalam fungsi timer. Register TL2 bertambah setiap machine
cycle. Sejak machine cycle terdiri dari 12 periode osilator, hitungannya 1/12 dari
frekwensi osilator.
dalam fungsi counter, register bertambah dalam respon transisi 1 ke 0 bersamaan dengan
pin eksternal input, T2. sejak dua machine cycle (24 periode osilator) di butuhkan untuk
mengenal transisi 1 ke 0, penilaian atau ukuran perhitungan maksimum adalah 1 /24 dari
frekwensi osilator. Untuk memastikan level yang sudah di berikan sebagai percobaan
min 1 kali sebelum berubah., level seharusnya tertahan setidaknya selama 1 machine
cycle penuh.
51
Timer mode capture
Gambar 2.11.Timer capture mode
Dalam timer mode capture, 2 pilihan terpilih oleh bit EXEN2 dalam T2CON .
bit ini kemudian bisa di gunakan untuk membangkitkan sebuah interrupt. Jika EXEN2 =
1, Timer 2 menunjukkan operasi yang sama, tapi transisi 1 ke 0 pada eksternal input
T2EX juga menyebabkan nilai yang sekarang dalam TH2 dan TL2 di tangkap ke dalam
RCAP2H dan RCAP2L berturut-turut. Dalam penambahan transisi pada T2EX
menyebabkan bit EXF2 dalam T2CON di set.bit EXF2 seperti TF2, bisa menghasilkan
interrupt.
Interrupts
IC AT89S52 mempunyai 6 vector interrupt; dua eksternal interrupts ( INT0 dan INT1 ),
3 timer intterups ( Timer 0,1 dan 2) dan serial port interrupt.
52
Bisa dilihat gambar 2.12 sebagai berikut;
Gambar 2.12. Interrupt.
Setiap dari sumber interrupt ini bisa secara individu menjadi enable atau disable dengan
setting atau clearing bit dalam SFR (Special Function Register IE). IE juga berisi bit
disable, EA dimana men disable semua interrupt dalam waktu sekali.
Interrupt timer 2 di hasilkan oleh logical OR dari bit TF2 dan EXF2 dalam register
T2CON. Tidak ada dari flags yang clear oleh IC sewaktu servis rutin di vector. Servis
rutin mungkin dapat menentukan apakah TF2 atau EXF2 yang menghasilkan interrupt
dan bit tersebut akan di hapuskan dalam software.
Flag Timer 0 dan Timer 1 di set pada S5P2 dari putaran dimana timer overflow.
Nilainya kemudian di tarik oleh sirkuit dalam putaran selanjutnya. Bagaimanapun flag
53
timer 2, TF2 di set pada S2P2 dan ditarik dalam putaran yang sama dimana dalam
keadaan timer overflows.
pada table berikut menunjukkan posisi bit IE.6 tidak dilaksanakan. Dalam IC AT 89S52,
bit posisi IE.5 juga tidak terlaksanakan. bit2 tersebut mungkin akan di fungsikan pada
produk AT89 berikutnya.
Tabel. 2.6. Interrupt Enable (IE) register
54
Karakteristik Osilator
XTAL1 dan XTAL2 merupakan input dan output masing-masing dari inverting
amplifier bisa digunakan sebagai IC osilator. Dimana gambarnya sebagai berikut;
Gambar 2.13 hubungan-hubungan Osilator
tidak ada kristal kwarsa atau keramik resonator yang di gunakan. Untuk mengendalikan
kristal dari sumber eksternal clock, XTAL2 seharusnya di biarkan tidak terhubung
sementara XTAL1 di kendalikan.
55
Seperti terlihat pada gambar 2.14 berikut ;
Gambar 2.14 konfigurasi eksternal clock drive
disana tidak ada persyaratan pada duty cycle dari sinyal eksternal clock, input pada
sirkuit internal melalui clock terbagi dua flip-flop. Tapi spesifikasi waktu minimum dan
maksimum tegangan tinggi dan rendah harus diamati.
Idle Mode
Dalam idle mode, CPU menonaktifkan sendiri sementara sekeliling chip tetap
aktif. Idle mode di aktifkan melalui software. Isi dari RAM chip dan semua register idle
mode SFR tetap tidak berubah selama idle mode. Idle mode dapat diakhiri dengan
beberapa enable interrupt atau dengan me reset hardware.
Sewaktu idle mode di hapuskan oleh reset hardware, IC kembali ke eksekusi program,
tempat dimana program ditidurkankan, naik ke dua machine cycle sebelum internal reset
algorithm mengambil kendali. Pada perangkat keras IC mencegah idle mode masuk ke
internal RAM tapi akses ke pin port di perbolehkan.
56
Power Down mode
Dalam power down mode, osilator berhenti, dan instruksi meminta power down
menjadikan intruksi tersebut instruksi terakhir yang di laksanakan. Pada chip RAM dan
SFR menahan nilainya sampai mode power down terhapus. keluar dari power down
mode bisa melalui dengan reset hardware atau enable external interrupt.
Reset tidak berfungsi sampai VCC kembali dalam keadaan normal dan harus aktif
panjang untuk membuat osilator me restart dan men stabilisasi.
Tabel. 2.7 Mode Power Down
Programming penyinaran dengan mode parallel
IC AT89S52 di kirimkan dengan penyinaran sendiri dalam memori array yang siap di
program. Program antar IC dengan IC lainnya memerlukan tegangan 12 volt, sinyal
program enable dan cocok dengan penyinaran konvensional atau EPROM pemrogram.
IC kode memori array AT 89S52 di program byte per byte.
Algoritma memprogram dengan model paralel
Sebelum memprogram IC AT 89S52, alamat, data, dan sinyal kontrol seharusnya di set
menurut tabel 2.8 penyinaran mode pemrograman dan gambar 2.7. dan 2.8. langkahlangkah untuk memprogram ICAT89S52 sebagai berikut;
1. masukan lokasi memori pada deretan baris alamat.
2. masukan data byte yang tepat pada deretan baris data.
3. Aktifkan kombinasi yang benar dari sinyal kontrol.
57
4. naikkan EA/Vpp sampai 12 V
5. Pulsa ALE / PROG sekali untuk memprogram byte dalam penyinaran array . dalam
byte menulis mempunyai waktu sendiri dan biasanya sekitar 50 µs.
2.6.3 Konfigurasi PIN ISP IC AT89S52
dalam skripsi ini alat PLC bisa berkomunikasi dengan dua cara, yaitu ;
1. melalui ISP AT89S52
2. melalui RS 232
hanya di demokan memakai komunikasi ISP, dimana keunggulannya IC AT89S52 bisa
di program langsung dari komputer tanpa di download ke ATMEL writer
Programming penyinaran dengan mode serial
Dalam kode array memori bisa di program menggunakan Serial ISP (In System
Programming) pada gambar. 2.14 sebagai antarmuka sementara RST di tarik ke Vcc.
Serial antarmuka terdiri dari pin-pin; SCK, MOSI (Master output Slave input) dan MISO
(Master input Slave output). Setelah reset di beri logika high (1), instruksi enable
program butuh di laksanakan dulu sebelum operasi lain di laksanakan . sebelum urutan
program ulang terjadi, operasi penghapusan dalam chip di butuhkan. Dalam operasi
penghapusan chip kembali pada isi setiap lokasi memori dalam kode array dalam FFH.
Sistem eksternal clock bisa di sediakan pada pin XTAL 1 atau kristal butuh untuk di
hubungkan melintasi pin-pin XTAL 1 dan XTAL 2. maksimum frekwensi serial clock
(SCK) seharusnya di bawah 1/16 dari frekwesi kristal. Dalam osilator alat PLC skripsi
Dengan clock osilator 11 Mhz, maksimum frekwensi SCK adalah 0,68 MHz.
58
Gambar 2.15 penyinaran memori dengan mode serial ISP
Gambar 2.16 data mode serial ISP dalam bentuk gelombang
Serial programming instruksi set bisa di lihat data sheet AT89S52.
59
Untuk karakteristik tegangan DCnya bisa di lihat pada tabel 2.8 berikut :
Tabel 2.8 karakteristik tegangan DC
60
2.7 RS 232 Dan PIN Konfigurasi
Gambar 2.17 konfigurasi PIN RS 232
Gambar 2.18 diagram fungsional
61
Gambar 2.19 gambar fisik RS 232 DB 9
Tabel 2.9 DB9 Cable Connections
Commonly Used for EIA/TIAE-232E and
V.24 Asynchronous Interfaces
Gambar.2.17 diagram diatas merupakan bagian-bagian besar dari elemen-elemen
dari RS232. Rangkaian diagramnyanya terbagi menjadi 3 bagian yaitu;
pengganda tegangan dan pembalik nilai kutub tegangan , Dual transmitter, Dan Dual
receiver. RS 232 diberikan tegangan masukan tunggal 5 V.
dalam IC max 232input dan outputnya uda terlindungi dari ESD (electrostatic discharge
shock).
62
Tabel 2.10. PIN DESCRIPTIONS RS 232
No PIN
Nama PIN
Keterangan Fungsi PIN
1
C1 +
Eksternal kapasitor (+) untuk internal pengganda tegangan
2
V+
Tegangan dalam yang digandakan menjadi 10 V
3
C1 -
Eksternal kapasitor (-) untuk internal pengganda tegangan
4
C2 +
Eksternal kapasitor (+) untuk internal pembalik nilai kutub
tegangan
5
C2 -
Eksternal kapasitor (-) untuk internal pembalik nilai kutub
tegangan
6
V-
Tegangan dalam 10 V yang diinvert menjadi - 10 V
7
T2 out
Transmitter RS 232 output ke 2, dengan tegangan ± 10V.
8
R2 in
Receiver RS 232 input ke 2 dengan impendasi 5k pull down
resistor ke ground.
9
R2 out
Receiver 2 TTL / CMOS output
10
T2 in
Ransmitter 2 TTL / CMOS input dengan impendasi 400k
pullup resistor ke VCC.
11
T1 in
Ransmitter 2 TTL / CMOS input dengan impendasi 400k
pullup resistor ke VCC.
12
R1 out
Receiver 1 TTL / CMOS output
13
R1 in
RS 232 Receiver input ke 1 dengan impendasi 5k pull down
resistor ke ground.
14
T1 out
RS 232 Transmitter 1 output ± 10V (typical)
15
GND
Supply Ground
16
Vcc
Positif Power supply + 5V ± 10 %
fitur – fitur dari IC RS 232 sebagai berikut;
+ membutuhkan power supply VCC sebesar 5 volt
+ mempunyai rangkaian menggandakan tegangan dan pembalik nilai tegangan
+ mempunyai 2 transmitter dan 2 receiver
63
+ Receiver RS 232 meningkatkan noise Rejection.
Gambar. 2.20 Receiver output enable and disable timing.
Input Voltages;
T1in,T2in bisa mendapat tegangan dari – 0,3 V hingga 0,3 V
R1in,R2in bisa mendapat tegangan hingga 30V
Output Voltages;
T1out,T2out bisa mengeluakan tegangan dari – 0,3 V sampai 3 V
R1out,R2out bisa mengeluarkan tegangan dari – 0,3 V sampai 3 V
[1]
64
Gambar. 2.21 Dual Charge Pump
Dalam sirkuit yang equivalent bisa digambarkan dalam gambar 2.20 diatas.
rangkaian ini terdiri dari dua bagian charge pumps dimana dalam clock internal ada
bagian yang menghasilkan tegangan ganda sebesar 10 V,dan ada bagian yang
menghasilkan nilai balik dari tegangan -10V, rangkaian ini memakai osilator
berfrekwensi 16 Khz. Dalam bagian pertama bisa lihat pada gambar 3.5 kapasitor C1
terisi dengan tegangan VCC dan ditambahkan atau di jumlahkan keVCC yang lain, di
bagian V+ terhubung lagi dari VCC secara internal melalui RL 1 k ohm pull down
resistor, yang menghasilkan sinyal yang akan melalui C2 di V+ sama dengan 2 kali
VCC, di waktu yang sama C3 terisi 2VCC dan ketika di lalui ground dan – VCC melalui
C4 maka kutub nilai tegangannya jadi membalik menjadi – 2 VCC.
Tegangan VCCnya yang diterima sampai dengan 5.5V.
65
impedansi output dari bagian pengganda tegangan sekitar 200 ohm dan impendasi
output dari bagian pembalik kutub nilai tegangan sekitar 450 ohm.
Naiknya nilai C1 dan C2 akan merendahkan nilai impedansi dari pengganda tegangan
dan pembalik kutub nilai tegangan dan menambah nilai dari kapasitor2, C3 dan C4
mengecilkan ripple dari tegangan + V dan – V.
Transmitter
Transmitter input dari rangkaian system minimum TTL / CMOS,yang ditransfer
ke RS 232 melalui Transmitter output.
input berlogika 1 ketika berada dalam tegangan -5 V sampai - 0,61 V dan berlogika 0
berada dalam tegangan -0,6 V sampai dengan 5 V.
Threshold sekitar 26% dari VCC = 5 V menjadi sebesar 1.3 V.
Setiap transmitter input mempunyai resistor internal 400k ohm pull up,jadi setiap input
yang tidak digunakan tetap tidak terhubung dan output kembali menjadi low state.
Tegangan keluaran RS 232 sekitar 5 V dengan kondisi terburuk,kedua transmitter
mempunyai minimum load impedansi sebesar 3 k ohm.
Transmitter mempunyai batasan internal output slew rate kurang dari 30 V/ µs.
Hubungan singkat dari output di lindungi dan terhubung pasti dengan ground.
Dimana schematicnya bisa di lihat pada gambar 3.1.5.e.
Gambar 2.22 transmitter and slew rate definition
66
Receivers
Receiver input menerima tegangan sampai dengan 3 0 V selagi bekerja, receiver
membutuhkan impedansi input dari 3 k ohm sampai 7 k ohm sekalipun tegangan power
supply mati ( Vcc = 0 V).
Receiver mempunyai threshold input yang typical 1.3 V dimana batasan ± 3V, di kenal
sebagai bagian transisi dari spesifikasi RS 232.
Receiver berlogika 0 berada dalam tegangan 0,81 V sampai sebesar VCC, dan berlogika
1 berada dalam tegangan -30 V sampai dengan 0,8 V. bisa dilihat pada gambar 2.23
dibawah ini;
Gambar. 2.23 Receiver dan Propagation delay definition
Receiver input Threshold RS 232 mempunyai batasan pasti untuk Tegangan Threshold
dari 0,8 V sampai 2,4 V yang memastikan saat berhubungan dengan ground output
mendapat logika 1.
5 k ohm tahanan input yang terhubung ke ground juga untuk memastikan output
berlogika 1.
67
Pemilihan kapasitor
Kapasitor 1 µF yang dianjurkan jenis keramik,aluminium dan tantalum dan kapasitor 0,1
µF yang dianjurkan jenis keramik di electric.
Gunakan kapasitor yang bernilai tinggi (up to 10 µF) untuk mengurangi impendansi
output pada tegangan V+ dan –V, dimana sangat bagus untuk penyimpanan tegangan
yang diambil dari V+ dan – V.
peningkatan nilai kapasitor dari charge pump membantu menjaga daya guna sewaktu
power di ambil dari V+ dan – V.
Data rates
Data rate transceiver bisa lebih dari 120 kbps. Kecepatan data juga di pengaruhi dari
beban kapasitas dari keluaran Transceiver.
Perlindungan terhadap ESD (Electrostatic Discharge Shock)
Perlindungan terhadap semua pin dari lonjakan elektrostatik discharge yang di hadapi
selama pemasangan dan perawatan.
Bagian keluaran dan receiver input mempunyai perlindungan ekstra dari lonjakan
electrostatic sebesar ± 15 kv tanpa menyebabkan kerusakan.
ESD bias terjadi pada saat : beroperasi normal,saat shut down atau saat listrik power
dimatikan.
68
2.8 IC ULN 2803 Dan PIN Konfigurasi
Logic diagram IC ULN 2803 And PIN Configuration
Gambar. 2.24. PIN and Schematic Circuit ULN 2803
Pada gambar 2.24 IC ULN 2803 ini memakai 8 pasang transistor darlington
dimana transistor dengan difungsikan sebagai saklar, dimana jika ada arus basis maka
saklar tertutup dan jika tidak ada arus basis maka saklar terbuka.
arus keluaran bisa mencapai sampai 500 mA dan tegangan keluaran bisa mencapai
sampai dengan 50 V. PIN output bisa di parallel .
IC ULN 2803 berisi 8 transistor dengan common emitor yang terintegrasi dengan 8
diode dengan common katoda berderet untuk induksi beban.
Untuk setiap transistor mempunyai arus beban puncak dari 600 mA dan bisa bertahan
lebih. Dalam IC ULN 2803 memiliki tahanan dalam sebesar 2,7 k ohm untuk TTL 5 V
69
dan CMOS,dan dikemas dalam 18 kaki PIN yang dibuat dengan timah tembaga dan
dibuat mudah untuk ditaruh papan PCB.
2.9 Optoisolator 4N25 Dan PIN Konfigurasi
Gambar 2.25 PIN IC 4N25
Gambar 2.26. Skematik dan Rangkaian Uji Opto coupler IC 4N25
[13]
Fitur-fitur dari optocoupler 4N25
+ Dioda yang dipakai menggunakan bahan gallium kemudian di infrakan yang
bergandengan dengan phototransistor yang berjenis NPN.
+ memiliki arus transfer langsung yang tinggi
+ mempunyai perlindungan dari tegangan tinggi
70
+ mempunyai frekwensi pergantian yang tinggi
+ mempunyai 6 kaki pin dengan berat fisik 0,52 gram
+ Maximum ratings pada suhu 25ºC
+ peak input to output voltage = 2,5 kv
+ VCE = 70 V
+ VEC = 7V
+ VEB = 7V
+ tegangan reverse dioda input = 3V
+ arus maju dioda input = 80 mA
+ peak arus maju dioda input (tw : 300 µs, duty cycle 2%) = 3A
2.10 Teori, Arti dan Pengertian Optocoupler
opto copupler sangat berguna untuk pengiriman sinyal data kontrol maupun digital
Dan siyal analog bisa dikirim melalui lebar pulsa modulasi.
Optoisolator (optical isolator) atau optocoupler (photocoupler) adalah alat yang
merupakan kombinasi dari alat sumber emisi cahaya (pancaran electron berupa cahaya)
dan detektor fotosensitif yang terbungkus menjadi satu. Dalam optocoupler berisi foton
yang berpasangan atau bergandengan, kopeling atau perangkai tercapai melalui sinar
yang di bangkitkan pada satu sisi dari celah penyekat transparan dan di deteksi di sisi
lain dari celah tanpa berhubungan dengan listrik dari kedua sisi tersebut. (mungkin ada
sedikit dari kapasitas perangkai). [14]
Dimana gambar fisiknya bisa di lihat pada gambar 2.27 berikut;
71
Gambar 2.27 Konstruksi Fisik Optocoupler
Dimana keterangan nomornya sebagai berikut;
1. Pandangan fisik luar.
2. Pandangan fisik dalam.
3. Ketebalan penyekat dan jarak ketebalan internal.
4. Jarak udara dan ruang udara antara input dan output .
Sumber cahaya yang menghubungkan dari LED ke transistor.
Gambar 2.28 Diagram Skema Optoisolator
72
Bisa dilihat pada gambar 2.28 diatas, Sewaktu sinyal input masuk ke input optoisolator
maka LED menyala dan mengeluarkan sinar, dan sinar yang dibangkitkan oleh infra
merah LED (Light Emitting Diode), melewati batas isolasi optocoupler ke foto detektor
yang dimana listrik tidak bisa lewat dan detektor sinar tersebut menggunakan foto
transistor kemudian sinyal output keluar dari foto transistor, sinar LED masuk ke basis
foto Transistor melalui udara, banyaknya arus yang di terima oleh basis foto transistor
tergantung intensitas sinar LED nya. Emiter dari transistor di hubungkan dengan sumber
tegangan Vcc. Dan foto transistor bekerja sebagai saklar dan outputnya diambil pada
kaki emitter dimana jika ada sinyal masukan pada basis maka output terhubung dengan
ground, jika tidak ada sinyal masukan pada basis maka output mengeluarkan tegangan..
Puncak sensitif dari material silikon terletak pada panjang gelombang emisi dari LED,
memberikan sinyal maksimum kopeling. Semuanya ada dan bekerja pada sebuah
optocoupler atau optoisolator. Semua IC optocoupler bekerja dalam frekwensi tertentu.
Umumnya sebuah IC optocoupler dengan single output phototransistor dapat
mempunyai bandwidth sinyal frekwensi dari 200 – 300 khz. IC optocoupler pada
umumnya yang dipakai mempunyai 4 kaki pin, optocoupler bisa bertahan sampai
ratusan volt.
73
Parameter Opto-Isolator
Tegangan kolektor - emiter
Yang dipakai tegangan VCE cut off dalam keadaan basis tidak di aliri tegangan dan arus
kolektor saturasi disaat basis foto transistor di sinari dari LED.
Jarak Creepage
Secara fisik seberapa jauh percikan tegangan dapat berjalan mengelilingi bagian luar
bungkusan optocoupler. Jika sampai ter kontaminasi berikan resistor output yang lebih
kecil.
Arus maju
Arus yang di berikan oleh LED, secara khas opto coupler membutuhkan arus min 5mA
untuk menggerakkan foto transistor.
Tegangan Maju
Tegangan yang masuk melewati LED sampai mrnyala, untuk mulai menggerakkan LED
diberikan tegangan 0.7V, dan secara khas LED diberi tegangan diatas 1V.
Arus gelap kolektor
Arus yang dapat mengalir melewati output foto transistor sewaktu dalam keadaan mati.
Arus elektroda yang mengalir kalau tidak ada arus penyinaran jatuh kepada foto
transistor, kuat arus itu bergantung kepada suhu
Tegangan saturasi kolektor - emiter
Tegangan antara kolektor dengan emiter waktu output transistor dalam keadaan penuh
(saturasi / jenuh).
74
Tahanan Isolasi
Tahanan dari bagian input terhadap bagian output. Dan seharusnya nilai tahanannya
sangat tinggi.
Waktu respon
Waktu bangkit dan waktu jatuh adalah waktu tegangan keluaran dari 0 sampai
maksimum. Waktu bangkit sangat tergantung pada beban resistor, sejak di tarik keluar
Minimal tahanannya 100 ohm.
Frekwensi Cutoff
Frekwensi ini merupakan frekwensi tertinggi dari gelombang segi empat yang bisa di
berikan melalui opto isolator. Benar – benar frekwensi dimana tegangan keluaran
(output) hanya diayunkan setengah amplitudo dari level tegangan DC (- 3 db = setengah)
oleh karena itu ada hubungan antra waktu bangkit dengan waktu jatuh.
Current Transfer Ratio (CTR)
Rasio ini dari seberapa besar arus kolektor dalam keluaran (output) transistor yang bisa
memberikan nilai pasti dari arus maju dalam bagian input LED. Ini sangat di pengaruhi
dari seberapa dekat LED dengan foto transistor dalam optocoupler, seberapa efesien dari
dua alat tersebut, dan faktor lainnya. Dalam kenyataan tidak konstan tapi bervariasi
sesuai dengan arus maju LED.
Gambar diagram Blok konfigurasi optocoupler bisa di lihat pada gambar 2.26 berikut;
75
Gambar 2.27 Konfigurasi Diagram Blok Optocoupler
jadi input dari optocoupler adalah Dioda LED yang berguna sebagai penerima data, dan
outputnya bisa berupa transistor, foto dioda, foto transistor dan foto IC yang berguna
sebagai pengirim data,
karakteristik input akan sama, dimana karekteristik bisa dilihat pada gambar 2.27
dibawah ini;
76
Gambar 2.29 Karekteristik Dioda LED
Threshold arus bias maju mendekati 1 Volt, dan arus bertambah secara eksponen. Arus
IF (Arus dioda forward) mulai naik antara 1 mA sampai 100 mA dikirim pada tegangan
VF di antara 1.1 sampai 1.3 Volt. . Arus IR (Arus dioda reverse) mulai naik antara 1 mA
sampai 100 mA dikirim pada tegangan VR di antara 13 sampai 14.2 Volt.
Contoh Gambar rangkaian elektronika sederhana dengan menggunakan optocoupler
4N25 sebagai berikut;
77
Gambar 2.30. Rangkaian Sederhana dengan Menggunakan Opto 4N25
Dari gambar 2.30 diatas jenis optoisolator diatas menggunakan foto transistor sebagai
keluaran. Merupakan optoisolator termurah dan tentunya mempunyai kekurangan.
waktu bangkit sinyal gelombang output optocoupler lebih lambat dari waktu jatuh sinyal
gelombang output karena sinyal tegangan sebelum ke output melewati 4K7 pull up
transistor, jika waktu sinyal bangkit output ingin di percepat maka nilai tahanan resistor
ini bisa dikurangi.
Waktu LED terlewati arus 10mA, maka LED akan nyala dan menyinari ke foto
transistor dan kemudian menghasilkan sinyal output. Yang menghasilkan 0 V atau sama
dengan ground. Ada sisa-sisa elektron dari LED yang tidak bisa di kirimkan ke foto
transistor. Optocoupler bisa juga mengirim sinyal PWM (pulse width modulation).
Untuk menghasilkan output yang diinginkan, oleh karena sinar LED hanya mengenai
basis foto transistor maka bagian emitter foto transistor di berikan tegangan 12 V.
78
2.11.1 Relay
Relay adalah sebuah saklar yang beroperasi secara elektrikal dengan elektromagnet yang
mengatur hubungan buka atau tutup dari rangkaian elektronika luar.
Arus yang mengalir melalui lilitan dari relay membuat medan magnet dimana menarik
terdapat dua posisi saklar yang berbeda. Jika nyala maka lilitan dialiri listrik sehingga
besi yang dililiti menjadi magnet.
Waktu arus mengalir melalui lilitan, menghasilkan medan magnet yang menarik armatur
(material fero magnet yang di gunakan untuk mengkoneksikan kutub – kutub magnet)
secara mekanik yang terhubung dengan besi penggerak.dan besi itu bergerak. Waktu
arus tidak nyala lagi pada lilitan, gerakan armatur di kembalikan oleh gaya, kira – kira
setengah se keras dengan gaya magnet dalam posisi keadaan tenang. Biasanya ini adalah
per atau pegas. Kebanyakan relay beroperasi dengan cepat. Menggunakan catu daya
yang rendah, mengurangi kebisingan dan mengurangi terjadi percikan listrik.
Jika lilitan di aliri tegangan DC, biasaya dioda di pasang pada lilitan dengan melintasi
sebuah relay, untuk membuang energi dari kegagalan medan magnet dalam keadaan
tidak aktif, yang bisa membangkitkan percikan tegangan yang mungkin bisa merusak
komponen pada sirkuit. Jika lilitan di rancang untuk bisa di bangkitkan dengan tegangan
AC, cincin tembaga kecil dapat berkerut pada ujung kumparan solenoid (kalau dialiri
arus menjadi elektromagnet). Cincin pembuat bayangan ini membuat arus kecil dalam
fase yang berbeda – beda, dimana menambah tarikan minimum pada armatur dalam
perptaran tegangan AC. [15]
Sangat banyak macam jenis relay, yang di pakai pada skripsi PLC ini relay yang
ber jenis solid state relay
Solid-state relay
79
Gambar.2.31. Solid State Relay
Solid State Relay (SSR) ini merupakan komponen elektronik yang beberbentuk
zat padat yang memberikan fungsi yang serupa pada sebuah relay elektromekanik yang
tidak mempunyai armatur atau benda – benda yang bergerak. Menambah masa tahan uji.
Solid State Contactor Relay
Solid state contactor ini merupakan solid state relay yang mempunyai fungsi
lebih berat, termasuk penenggelaman panas, di gunakan sebagai penggantian panas
elektrik, motor elektrik yang kecil dan pembebanan cahaya. Dimana perputaran on / off
sering di butuhkan. Tidak ada benda –benda yang bergerak kelihatan keluar dan tidak
ada hubung keras langsung dengan getaran. Dalam PLC bisa di kontrol dengan sinyal
AC maupun DC.
Relay mengijinkan satu sirkuit untuk diganti ke sirkuit ke dua di mana secara
lengkap terpisah dari yang pertama. Mis; yang satu sirkuit menggunakan tegangan
rendah dan yang satu lagi menggunakan tegangan AC yang tinggi. Tidak ada hubungan
listrik diantara kedua sirkuit tersebut, hubungannya hanya mekanik dan magnet.
Relay bisa bekerja dengan tegangan operasi 5V, 7V, 9V, 12V dan 24V. Dalam
skripsi menggunakan relay yang memakai tegangan 5 V. Dan relay mempunyai tahanan
80
lilitan yang berbeda. Lilitan dari sebuah relay dilewati arus yang relatif besar,
kebanyakan IC mikrokontroler tidak dapat menyediakan arus yang besar dan transistor
biasanya digunakan untuk menguatkan arus IC yang kecil ke nilai yang lebih yang di
butuhkan untuk lilitan relay. Mis; IC 555 mempunyai arus yang besar sekitar 200mA.
Maka alat ini dapat menyediakan arus ke lilitan relay secara langsung, tanpa penguatan.
Pole & Throw
Gambar 2.32. Jenis – jenis Pole dan Throw dalam sebuah Relay
Relay juga merupakan saklar yang bisa berganti- ganti posisi. Dimana posisi
tersebut diatur dalam Pole dan Throw.
Pole adalah kutub magnet pada salah satu elektroda sebuah sel elektrolit dan juga
sebagai Terminal keluaran pada saklar dimana pole bisa mempunyai lebih dari 1 kutub.
Throw adalah merupakan sebuah piranti Penyambung dan pelepas.
Pole dan throw bisa di bagi menjadi beberapa golongan, dimana jenis – jenis Pole dan
Throw sebagai berikut;
•
SPST - Single Pole Single Throw.
81
Relay jenis SPST ini ada dua terminal yang bisa untuk On atau Off. Total 4
terminal termasuk lilitan.
•
SPDT - Single Pole Double Throw.
Relay jenis SPDT ini ada tiga terminal. Ini juga merupakan saklar yang bisa
berganti posisi. Total 5 terminal termasuk lilitan.
•
DPST - Double Pole Single Throw.
Relay jenis DPST ini mempunyai 4 terminal yang merupakan dua pasang single
Pole single throw yang digerakkan oleh 1 lilitan. Total 6 terminal termasuk
lilitan.
•
DPDT - Double Pole Double Throw.
Relay jenis DPDT ini mempunyai 6 terminal yang merupakan dua pasang single
pole double throw yang digerakkan oleh 1 lilitan. Total 8 terminal termasuk
lilitan.
•
QPDT - Quadruple Pole Double Throw.
Relay jenis QPDT ini mempunyai 12 terminal yang perupakan empat pasang
single pole double throw yang digerakkan oleh lilitan. Total 14 terminal
termasuk lilitan.
Relay yang biasa di gunakan adalah jenis SPDT atau DPDT, dan yang dipakai pada
skripsi ini adalah DPDT. Dalam pengaplikasiaannya jenis SPDT atau DPDT bisa di
gabung dari beberapa relay jenis tersebut. Mis satu alat bisa terdiri dari 1000 relay
DPDT
82
Kebanyakan relay di rancang pada PCB dan di hindari solder langsung ke relay, untuk
menghindari kerusakan dari relay yang mungkin bisa membuat bungkusan relay
meleleh.
Dioda pelindung dalam sebuah Relay
Lilitan relay menghasilkan percikan tegangan yang tajam sewaktu relay
dimatikan dan ini bisa menghancurkan transistor dan IC dalam sirkuit, dalam skripsi ini
bisa merusak IC AT89S52, untuk menghindari kerusakan tersebut maka terhubung
dengan dioda pelindung yang melintasi pada lilitan relay dan di hubungkan ke transistor.
Dalam skripsi ini pelindungnya memakai IC ULN 2803. dimana pemasangan dioda pada
sebuah relay bisa digambarkan sebagai berikut;
Gambar 2.34. Sebuah dioda pelindung pada sebuah relay.
Transistor dan IC harus terlindungi dari percikan tegangan tajam yang dihasilkan
sewaktu relay di matikan. Gambar 2.34 diatas menunjukkan bagaimana sinyal dioda
(dioda 1N4148) terhubung melintasi sebuah lilitan relay untuk melindungi relay. Dimaa
dioda di pasang terbalik maka dioda secara keadaan normal tidak menghantarkan listrik.
Penghantaran hanya terjadi sewaktu lilitan relay dalam keadaan tidak aktif, dalam
momen ini arus mengalir melalui lilitan dan secara tidak merusak di alihkan melalui
dioda. Tanpa dioda maka tidak ada arus dapat mengalir dan lilitan akan menghasilkan
83
percikan tegangan yang dapat merusak relay. Dioda dimaksudkan untuk tetap
mengalirkan arus.
Gambar.2.33. sirkuit simbol dalam hubungan – hubungan Relay
Bisa dilihat pada gambar 2.33 diatas, dimana relay mempunyai nama – nama dalam
berhubungan antar saklarnya, sebagai berikut;
1. COM = Common, merupakan bagian tengah Terminal dari saklar yang bergerak.
2. NO = Normally Open (Normalnya Buka), COM terhubung pada sirkuit sewaktu
lilitan relay dalam keadaan aktif, dan tidak terhubung pada sirkuit sewaktu lilitan relay
dalam keadaan tidak aktif, bisa dilihat pada gambar 2.32, ini dinamakan hubungan
bentuk A atau pembuat hubungan. Normally closed sangat bagus untuk aplikasi yang
membutuhkan sirkuit tetap dalam terhubung sampai relay dalam keadaan tidak aktif dan
pada saat mengganti sumber arus yang tinggi dari alat.
Terhubung antara COM dengan NO sewaktu lilitan relay dalam keadaan aktif.
3. NC = Normally closed (Normalnya Tutup), COM terhubung pada sirkuit sewaktu
lilitan relay dalam keadaan mati, dan tidak terhubung pada sirkuit sewaktu lilitan relay
dalam keadaan aktif, bisa dilihat pada gambar 2.32, ini dinamakan hubungan bentuk B
atau pemutus hubungan. Normally closed sangat bagus untuk aplikasi yang
membutuhkan sirkuit tetap dalam terhubung sampai relay dalam keadaan aktif.
Terhubung antara COM dengan NC sewaktu lilitan relay dalam keaadaan tidak aktif.
84
4. CO = change-over, hubungan yang mengontrol dua sirkuit yang berbeda, dimana
yang satu sirkuit dalam keadaan hubungan normally open dan yang sirkuit lainnya
dalam keadaan Normally close terhubung dengan Common Terminal. ini dinamakan
hubungan bentuk C atau pengganti hubungan.
Pengganti hubungan ini bisa juga digunakan sebagai single pole changeover" (SPCO)
atau double pole changeover" (DPCO).
Perbandingan antara transistor dengan relay
Di dalam skripsi ini dalam mengendalikan modul output tidak memakai transistor
sebagai penggeraknya, melainkan menggunakan relay.
Transistor juga bisa di gunakan sebagai saklar secara elektrik, sebagai saklar arus DC
yang kecil ( < 1A ), pada tegangan rendah biasanya transistor pilihan yang lebih baik
daripada relay. Bagaimanapun transistor tidak bisa sebagai saklar AC atau dalam
bertegangan tinggi dan transistor biasanya bukan pilihan yang baik sebagai saklar arus
yang besar ( > 5 ). Dalam keadaan ini relay akan dibutuhkan, tapi transistor masih
dibutuhkan sebagai saklar arus dalam lilitan relay.
Dimana kelebihan dan kekurangan dari relay sebagai berikut;
Kelebihan dari relay terhadap transistor;
Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh relay dibanding dengan transistor , yaitu:
1. Relay dapat sebagai saklar dalam tegangan DC dan AC, sedangkan transistor
hanya bisa sebagai saklar dalam tegangan DC.
2. Relay dapat sebagai saklar dalam tegangan tinggi, sedangkan transistor tidak bisa.
3. Relay merupakan pilhan yang terbaik sebagai saklar dalam arus yang besar ( >
5A).
85
4. Relay bisa sebagai saklar gabungan yang mengganti hubungan-hubungan saklar
dalam satu relay yang besar, dalam waktu kejadian yang bersamaan.
Beberapa kekurangan yang dimiliki oleh relay dibanding dengan transistor , yaitu:
1. Relay merupakan komponen besar dibandingkan transistor sebagai saklar dalam
arus yang kecil pada sebuah sirkuit.
2. Relay tidak dapat mengganti saklar secara cepat (kecuali relay lidi), tapi
transistor bisa bergerak sebagai saklar berkali – kali dalam 1 detik.
3. Relay memakai daya lebih untuk mengalirkan arus melalui lilitan relay.
4. Relay membutuhkan dioda pelindung untuk menhindari percikan tegangan dari
lilitan relay, sedangkan transistor tidak usah pakai dioda.
5. Relay membutuhkan arus yang lebih, sehingga masih membutuhkan transistor
untuk mengganti arus pada lilitan relay.
Relay kebanyakan digunakan pada plan yang berprilaku lamban. Plan berprilaku lamban
memiliki arti bahwa reaksi perubahan keluaran plan lambat ketika terjadi perubahan
pada masukannya.
2.11.2 Teori Histeresis Dalam Sebuah Relay
Perubahan keadaan keluaran relay sangat dipengaruhi oleh keadaan sinyal masukan.
Secara ideal saklar dalam relay tertutup jika masukan dikenai sebuah tegangan positif
dan akan terbuka kalau tidak ada tegangan masukan. Pada kenyataannya saklar tidak
dapat langsung menutup disaat tegangan masukannya berharga positif. Namun
86
dibutuhkan beberapa level tegangan positif masukan, baru saklar tersebut akan betulbetul tertutup. Demikian pula dengan kondisi terbukanya, diperlukan sedikit tegangan
negatif sebelum saklar betul-betul terbuka. Kedua level tegangan inilah yang dinamakan
sebagai lebar histeresis saklar dalam sebuah relay.
Histeresis merupakan titik tegangan dimana saklar dalam relay bisa tertutup atau
terbuka.
Idealnya relay akan on begitu tegangan masukannya positip dan akan off jika tegangan
masukannya negatif. Namun kenyataannya tidaklah demikian. relay itu tidak dapat
langsung 'on' begitu tegangan masukannya positip dan tidak langsung 'off' kalau
masukannya negatif. Selang jarak 'on' dan 'off' inilah yang dinamakan lebar histeresis.
Jika tegangangan negatif melebihi lebar histeresis saklar dalam relay berubah kondisi
menjadi 'off'. Namun jika tegangan positif melebihi batas histeresisnya, saklar dalam
relay tersebut akan dengan sendirinya berubah menjadi kondisi 'on'.
Terbuka dan tertutupnya saklar tidak diubah dengan mengubah lebar histeresis.
2.12.1 Sejarah ladder work
Ladder work dibuat pada tahun 1997 oleh tim MicroShadow kemudian dikembangkan
dan di tingkatkan dalam software (perangkat lunak) program otomatisasi LadderWork.
LadderWork merupakan program tangga pertama atau FBD compiler untuk sistem yang
tersimpan dan memperkenankan untuk digunakan pada sistem PLC dengan
menggunakan pernagkat keras mikrokontroler 8051. Program LadderWork bisa
digunakan pada pabrik – pabrik PLC dalam berbagai perusahaan.
2.12.2 Teori Singkat dan Penjelasan Program Ladder Work.
Program Ladder work menyederhanakan cara kerja progam bahasa tangga dengan
gambar permukaan yang dikenal dan di sukai pemakai dimana dengan mouse komputer
87
dapat ditarik dan ditaruhkan gambar-gambar objek komponennya dalam lembar kerja,
dan menghubungkan semua komponennya dengan kabel dan semuanya terhubung
berdasarkan konstruksi program pada modul program. Semuanya bisa di gambarkan
dalam program PLC, yang bisa di test semuanya.
LadderWork merupakan cara termudah untuk memprogram kontrol otomatisasi.
Bahasa standard dalam Ladder work sangat kaku, komponen-komponen ditetapkan
dalam satu sel diantara dua rel, dimana sel ini di sebut rung, Bahasa Standard
LadderWork memiliki banyak batasan dalam hubungan-hubungannya. Sekarang
program LadderWork terdapat editor skematik yang sangat kuat. Komponen-komponen
dapat di tempatkan di mana saja dan tidak ada batasan pada arus balik hubungannya.
Skematik LadderWork menampilkan sirkuit elektronik dalam lembar kerja. Sekarang
LadderWork mempunyai tambahan komponen yang berupa port logika dan flip-flop,
Program ladderWork sangat membutuhkan user yang benar-benar berpengalaman dan
menguasai dalam logika aljabar boolean.
Dengan ladderWork tidak perlukan untuk menguasai bahasa assembly, interupt dan
arsitektur hardware 8051. yang penting bisa menguasai aljabar boolean dan menguasai
dalam perancangan setiap rung dalam LadderWork, menguasai dalam penempatan
saklar , relay, timer, counter, lampu dan lain-lain.saklar bisa sebagai input, lampu bisa
sebagai output, dan relay bisa sebagai pembuat hubungan. Banyak masalah dalam
kontrol otomatisasi yang menggunakan LadderWork sebagai solusinya.
Dengan Program LadderWork dapat menggunakan IC mikrokontroler dalam pembuatan
PLC. Dalam LadderWork ini bisa menggunakan semua jenis mikrokontroler 8051, dan
dapat memposisikan setiap sumber I/O portnya. Jadi bisa di set input atau output dari
sumber pin setiap port di IC mikrokontroler, dari Port 0.0..0.7 sampai Port 3.0..3.7.
88
LadderWork mempunyai kecepatan kerja yang kecil,sistem yang dibutuhkan adalah
minimum. Contoh: dalam kebutuhan sistem hardware 8051 dengan Timer hanya
membutuhkan 20 bytes dari internal RAM, termasuk stack (tumpukan) area.
2.12.3 Pengertian dan hubungan-hubungan dalam Program LadderWork
LadderWork adalah pengembangan program aplikasi, pengembangan sistem dari bahasa
C dan BASIC. Bahasa program lain pada umumnya berdasarkan format tulisan untuk
membuat suatu fungsi dalam mengontrol PLC, sedangkan LadderWork menggunakan
gambar saklar, relay dan sirkuit elektronik sebagai bahasa programnya.
LadderWork dapat digunakan dengan pengalaman program yang sedikit. LadderWork
menggunakan intilah-istilah, gambar-gambar yang dikenal oleh teknisi mesin dan
elektro. LadderWork lebih bergantung pada simbol-simbol gambar daripada tulisan
sebagai bahasa programnya.
LadderWork mempunyai perpustakaan yang luas mengenai bahasa Ladder yang bisa
mengontrol berbagai macam sistem otomatisasi. LadderWork mempunyai alat
pengembangan program. Dan bisa melihat data dan debug pengembangan program
secara mudah.
LadderWork bisa dibilang merupakan Ladder Logika, ladder logika adalah set instruksi
yang menyediakan beberapa servis dari real time, I/O, user interface, dan beberapa
servis lainnya yang serupa. Servis-servis ini berhubungan dengan aplikasi PLC.
Relay Ladder logika menampilkan kombinasi dari hubungan-hubungan dan lilitan
fungsi-fungsi dari AND atau OR. PLC mengubah Ladder logika dari rancangan
perangkat keras (hardware design) ditulis dalam bahasa tingkat tinggi, yang dikhusukan
89
untuk proses kontrol logik. LadderWork mendukung banyak tipe struktur programming,
termasuk looping, fungsi matematika, aljabar boolean, kontrol PID (proportional integral
derivative), dan banyak fitur lainnya. LadderWork ini serupa dengan logika relay, yang
mengontrol otomatisasi dan meninjau di pabrik. setiap pabrik mempunyai macammacam variasi ladder logika masing-masing. Fitur PLC ada yang berbeda dengan fitur
LadderWork.
Kode assembly mikroprosesor akan dibangkitkan dengan memilih compile di tombol
menu BUILD. Program LadderWork mempunyai editor skematik yang sangat kuat
dengan fitur-fitur lainnya dan bantuan (help). Koding LadderWork sangat efisien. Kode
assembly mikroprosesor secara langsung dibangkitkan dengan compiler jadi tidak ada
intruksi tambahan yang mempengaruhi hasil output. Dengan LadderWork bisa
didapatkan ukuran yang terbaik dan kecepatan koding yang optimal. Program
LadderWork menghasilkan kode dalam bentuk hexadesimal sebagai hasil outputnya.
Daftar program dan koding assemblnya bisa digunakan sebagai penyusun proses, jadi
dapat di cek instuksi demi instruksi dala kode program. Banyak alat PLC di pabrikpabrik yang menggunakan program LadderWork yang dapat langsung di upload dengan
menekan tombol UPLOAD. Program LadderWork mempunyai standard diagram Ladder
dan alat relay logika. LadderWork mempunyai ekstra komponen seperti port logika dan
fungsi-fungsi pemrogram.
LadderWork dapat menggunakan memori Internal dan memori eksternal.
Dalam Skripsi PLC ini menggunakan Internal ROM dalam menyimpan program
LadderWork.
Program LadderWork biasa di sebut dengan Virtual Sirkuit, karena gambar dan operasi
mereka merupakan tiruan dari sirkuit yang sebenarnya. Bagaimanapun fungsinya sama
90
dengan bahasa pemrograman konvensional. Setiap elemen dari perpustakaan komponen
digambarkan sebagai modul dari program. Sewaktu user memilih dan menempatkan
komponen baru pada layout proyek sebenarnya dan dihubungkan dengan kabel pada
sirkuit, yang secara langsung terhubung modul program berdasarkan konstruksi program
LadderWork Integrated Development Enviroment (IDE)
Gambar 2.35. IDE LadderWork
Pada gambar 2.35 di atas menggambarkan lingkungan program LadderWork.
LadderWork terintegrasi dalam gambar-gambar dan fitur-fiturnya. Yang dapat di
gambar skematik, kompile program dan upload kode untuk menjalankan PLC dalam
satu window. [16]
91
Penjelasan secara detail Menu-menu LadderWork
Program LadderWork biasanya disebut dengan Virtual sirkuit. LadderWork
menggambarkan komponen-komponen yang terhubung dengan kabel yang mewakilkan
dari alat PLC, dan yang selalu berinteraksi dengan PLc.
Pada Program LadderWork bisa kita operasikan berdasarkan menu-menu yang
ada pada gambar berikut;
Gambar.2.36. IDE LadderWork dengan keadaan awal
92
Gambar 2.37. Gambar Ladder Work dalam keadaan sedang beroperasi
Dari gambar 2.37 diatas menampilkan tampilan dari program LadderWork. LadderWork
merupakan suatu lingkungan dari status, fitur-fitur, tempat komponen (Component Bar)
dan kumpulan komponen yang terhubung salah satu dengan yang lain dengan kabel,
yang semuanya terintegrasi menjadi satu, yang bisa di gambarkan skematik, yang bisa di
kompile dan di upload di satu window.
Berikut ini penjelasan Menu-menunya dan setiap tombol beserta fungsinya;
Menu
Menu-menu yang ada dalam LadderWork
Standard toolbar
Standard toolbar merupakan tempat dimana terdapat menu yang mempunyai perintahperintah seperti new, save, load, dan close project.
Tool bar
93
Tool bar merupakan window / tempat dimana untuk alat seperti kabel, text, pembesar
atau pemgecil dan tempat pengambilan gambar bitmap.
Compile bar
Compile bar berisi perintah-perintah untuk membangkitkan kode dan perintah lainnya
yang berhubungan dengan PLC seperti; compile, upload, run, stop.
Componen bar
Tempat dimana komponen-komponen berada, yang berguna untuk perancangan PLC
dalam LadderWork.
Status bar
Tempat dimana berisi informasi mengenai status LadderWork.
Message window
Tempat dimana berisi informasi mengenai status program yang sedang berjalan.
Informasi atau pesannya bisa dalam 3 kelas; informasi, peringatan, kesalahan (error).
1. Tempat Peralatan IDE (IDE toolbar)
IDE berisi peralatan berupa tombol-tombol yang mempunyai fungsi masing-masing dan
status indikasi untuk di kompile (compile), untuk di jalankan (Run) dan debug
LadderWork, IDE juga berisi ukuran font (huruf cetakan) dan pilihan warna untuk meng
edit LadderWork
Dimana bisa dilihat pada gambar 3.37 berikut;
Gambar 3.38 IDE ToolBar LadderWork
2. File
94
Gambar 3.39 Menu File
Dari gambar 3.39 diatas menunjukkan bahwa Menu file berisi perintah-perintah seperti
New, Open, save dan close project. Dan menu file yang bagian bawah berisi informasi
daftar file yang sedang digunakan.
New Project
Pilihan ini untuk memulai proyek baru, dan proyek sebelumnya pada program
LadderWork akan terhapus
Open project
pertama-tama buka menu File dan pilih tombol Open, cari file yang ingin kita buka yang
ber extension PJN
Save Project
Pilihan ini akan menyimpan proyek yang sedang berlangsung.diperlukan nama sebuah
file dan file yang disimpan dengan extension PJN.
Save As
95
Pilihan ini bisa untuk menyimpan proyek yang sedang berlangsung dan nama file baru
lainnya. File yang disimpan dengan extension PJN.
Close Project
Pilihan ini untuk menutup proyek yang sedang berlangsung.
Print
Pilihan perintah ini untuk mencetak gambar skematik pada printer.
Print Preview
Pilihan perintah ini memberikan gambar persis sama dengan hasil yang akan di cetak.
Page Seutp
Banyak pilihan untuk memilih jenis kertas pada tombol perintah page Setup.
Print Setup
Pilihan ini menentukan jenis printer yang ingin dipakai, ukuran kertas yang ingin di
cetak dan orientasi dari cetakan.
Exit
Keluar dari program LadderWork.
3. Edit
Gambar 3.40 Menu Edit
96
Gambar 3.40 diatas ditampilkan gambar Menu edit, dimana mempunyai kemampuan
seperti; copy, cut, paste, dan delete.
Undo
Perintah ini mengembalikan keadaan sebelumnya dari aksi yang sekarang.
Cut
Perintah ini memampukan untuk memindahkan komponen atau objek di skematik ke
tempat skematik yang lain.
Copy
Perintah ini mengijinkan untuk mengkopi komponen atau objek di skematik ke tempat
skematik yang lain.
Paste
Perintah ini menaruh komponen atau objek di skematik yang sebelumnya uda di cut atau
di copy.
Delete
Dengan perintah ini dapat menghapus komponen atau objek dari skematik.
Notes
Pilihan ini untuk membuka editor kecil, yang berguna untuk memberikan informasi
penting mengenai proyek yang sedang di bangun.
4. BUILD
97
Gambar 3.41 Menu BUILD
Menu ini berfungsi jika proyek sudah diberi nama filenya.
Compile
menu Build dan pilih compile kemudian akan keluar pernyataan dari status kompile,
seperti pada gambar 3.42 berikut;
Gambar 3.42 Status Compile dengan tanpa kesalahan
Gambar 3.42 diatas menunjukkan hasil kompile, yang menunjukkan hasil kompile tidak
ada kesalahan (error), dan window satu lagi menunjukkan laporan kompile.
Dan kalau terjadi kesalahan dalam meng kompile maka akan keluar tampilan pada
gambar 3.43 berikut;
98
Gambar 3.43 Status compile dengan kesalahan
Dengan perintah compile maka dilakukan proses kompile, dan di bangkitkan kode-kode
kedalam bentuk hexa desimal.
Upload
UpLoad ini memampukan program bisa dimasukkan langsung pada alat PLC melalui RS
232, dalam skripsi ini memakai ISP Atmel untuk memasukkan programnya. Dengan
menggunakan memori EPROM sebagai pengisian kodenya. Pilihan Upload bisa dicari
pada menu BUILD, kemudian di kompile, bisa juga dua-duanya langsung pada menu
BUILD pilih Compile & UpLoad. Untuk ini langsung di jalankan dengan memilih menu
BUILD dan pilih tombol Run.
Dimana gambar pilihan menunya bisa di lihat pada gambar 3.41 berikut;
99
Gambar 2.44 Menu Upload
Banyak model PLC yang memakai program LadderWork yang kode-kodenya bisa di
masukkan ke alat PLC.
Dalam skripsi menu ini tidak dipakai, karena program lagsung di masukkan pada
memori EPROM pada IC AT89S52 dalam alat PLC.
Run
Pilihan ini yntuk menjalankan program pada alat PLC.
Dalam skripsi menu ini tidak dipakai, karena program lagsung di masukkan pada
memori EPROM pada IC AT89S52 dalam alat PLC.
Stop
Pilihan ini untuk memberhentikan program yang sedang dijalankan. Tapi menu ini juga
tidak dipakai dalam skripsi.
5. View
100
Gambar 2.45 Menu View
Toolbar
Piliha menu ini membuka pilihan-pilihan pada sub menu, seperti pada gambar 2.46
berikut;
Gambar 2.46 pilihan-pilihan dari sub menu Toolbar
Standard
Pilihan ini bisa mengeluarkan menu standard pada window IDE LadderWork, seperti;
new, load, save, print, logikal link, grid dan lain-lain.
Tools
Pilihan sub menu ini mengeluarkan menu tool pada window IDE LadderWork, seperti;
peralatan untuk penempatan komponen seperti kabel, text, pembesar atau pengecil
komponen, bitmap dan lain-lain.
101
Compile
Pilihan sub menu ini untuk menampilkan menu compile pada window IDE LadderWork,
seperti; Compile, upload, run, stop dan lain-lain.
Components
Pilihan ini untuk menampilkan menu komponen pada window IDE LadderWork. Menu
ini berisi komponen-komponen yang akan di tempatkan dalam skematik. Dimana
komponen ditempatkan berdasarkan grupnya dan fungsinya.
Grid
Pilihan ini yang menentukan bintik-bintik pada lembarkerja.
Reference Grid
Pilihan menu ini untuk menampilkan penunjuk ukuran dalam lembar kerja pada IDE
LadderWork.
Watch
Pilihan menu yang memampukan user untuk melihat keadaan setiap kaki port pada
sirkuit elektronik yang dibuat dalam program LadderWork.
Options
Pilihan menu ini dalam menu View akan memberikan informasi-informasi seperti; nama
label setiap komponen pada skematik, logikal link, hubungan-hubungan simpul, lebar
horisontal dan vertikal antara bintik-bintik pada lembar kerja.
6. Zoom
102
Gambar 2.47. Menu Zoom
Zoom fit screen
Perintah ini untuk membuat gambar skematik beserta komponennya yang sedang dibuat
sebesar ukuran layar / window.
Zoom in
Perntah ini untuk mengecilkan ukuran gambar skematik beserta komponennya.
Zoom out
Perintah ini untuk memperbesar ukuran gambar skematik beserta komponennya.
Zoom 1:1
Perintah ini untuk mengembalikan ukuran gambar skematik beserta komponennya ke
ukuran sebelumnya, seukuran normal dimana perbandingannya 1:1.
7. Options
Gambar 2.48. Menu Options
Compiler Options
Menu ini untuk menentukan pilihan-pilihan dalam compiler, dimana isi dari menu ini
menentukan; jenis memori, kecepatan sistem clock. Dimana bisa dilihat pada
gambar 2.49 berikut;
103
Gambar 2.49. Sub Menu Compiler
8051 Memory
Pilihan ini untuk menentukan memori 8051 yang dipakai, ada dua pilihan; memori
internal dan memori eksternal.
Temporary Node Memory
Kompiler memakai sel RAM untuk menyimpan informasi node sementara. Dengan sub
menu ini bisa memilih tempat memori untuk menyimpan informasi node sementara, ada
dua pilihan; memori internal RAM dan memori eksternal RAM.
Syncronism node memory
Sewaktu kompiler mendeteksi arah dari node, node sementara di buat, dimana prosesnya
bersamaan, pilihan ini menentukan prosesnya di memori internal atau di memori
eksternal.
104
Timing Precision
Pilihan ini menentukan resolusi dari waktu yang ingin di tentukan. Ketelitian yang tinggi
berarti lebih teliti batasan waktunya tapi lebih cepat frekuensi interrupt hardwarenya.
Ketelitian yang lebih rendah berarti lebih rendah ketelitian batasan waktunya tetapi lebih
lambat pergantian interrupt hardwarenya.
Auto sync before n-way node
Pilihan ini menentukan flag aktif atau tidak, jika aktif maka arah node tersinkronisasi
secara otomatis. Pilihan ini bermaksud mengoptimalkan node.
Auto debounce after phisical input
Pilihan ini berfungsi untuk menetapkan komponen yang bergetar secara otomatis setelah
sinyal input.
Assume deffault Value for hanged inputs
Pilihan ini membuat compiler menentukan nilai untuk input yang tidak terhubung. Jika
pilihan ini tidak diaktifkan maka tidak ada input yang tidak terhubung menghasilkan
pesan salah.
Port
Pilihan ini yang menentukan hubungan RS 232 ke com berapa, dan menentukan
kecepatan transmit dan receivenya, dan menentukan port komunikasi untuk melihat
105
keadaan setiap kaki port pada sirkuit elektronik yang dibuat dalam program
LadderWork.
System Edit
Menu ini merupakan editor sistem modul I/O, dimana sistem edit ini yang menentukan
status setiap kaki pin pada port-port IC 8051 dan pada skripsi ini dipakai IC AT 89S52.
dimana sistem edit ini bisa mengaktifkan atau menonaktifkan setiap kaki pada IC AT
89S52, dan juga bisa menentukan keluaran input atau output dalam keadaan aktif low
atau aktif high.
Pada skripsi ini untuk menentukan fungsi setiap kaki pada IC AT 89S52, maka
digunakan sistem edit ini. Dan sistem edit ini berhubungan langsung dengan setiap
komponen pada skematik. Jadi jika port 1 di gunakan untuk tempat input maka
diskematik komponen inputnya semua memakai port 1 dan jika port 0 di gunakan untuk
tempat output maka
diskematik komponen outputnya semua memakai port 0. dan
setelah sudah di tentukan semua fungsi setiap kaki komponen pada skematik, kemudian
di kompile untuk mendapatkan kode file dalam bentuk hexa desimal.
8. Component Bar
106
Gambar 2.50 Tempat penyimpanan komponen-komponen
Tempat penyimpanan komponen bisa berubah tergantung dengan versi dari program
LadderWork. Tempat penyimpanan komponen berisi komponen-komponen yang ingin
digunakan pada skematik, seperti clock, delay, saklar, lampu, input, output, Timer,
counter dan banyak komponen elektrik lainnya.
Semua komponen di tempatkan sesuai grup dan fungsinya. Seperti grup analog device,
logical symbol dan lain-lain.