PERANCANGAN SISTEM REMOTE UNTUK SISTEM PENGATURAN BERJARINGAN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR RE 1599 PERANCANGAN SISTEM REMOTE UNTUK SISTEM PENGATURAN BERJARINGAN Muhammad Yanuar H NRP Dosen Pembimbing Dr. Ir. Moch Rameli Imam Arifin ST, MT. JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009 i

2 ---Halaman ini sengaja dikosongkan--- ii

3 FINAL PROJECT RE 1599 REMOTE SYSTEM DESIGN FOR NETWORKED CONTROL SYSTEM Muhammad Yanuar H NRP Councellor Dr. Ir. Moch Rameli Imam Arifin ST, MT. DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING Faculty of Industrial Technology Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2009 iii

4 ---Halaman ini sengaja dikosongkan--- iv

5 PERANCANGAN SISTEM REMOTE UNTUK SISTEM PENGATURAN BERJARINGAN TUGAS AKHIR Diajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Bidang Studi Teknik Sistem Pengaturan Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Menyetujui: Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II, Dr. Ir. Moch Rameli Imam Arifin ST, MT NIP NIP SURABAYA AGUSTUS, 2009 v

6 ---Halaman ini sengaja dikosongkan--- vi

7 PERANCANGAN SISTEM REMOTE UNTUK SISTEM PENGATURAN BERJARINGAN Nama : Muhammad Yanuar H Nrp : Pembimbing I : Dr. Ir. Moch Rameli NIP : Pembimbing II : Imam Arifin ST, MT NIP : ABSTRAK Seiring dengan perkembangan teknologi komunikasi, penggunaan jaringan komunikasi untuk proses komunikasi data semakin meningkat. Diantara penggunaan jaringan komunikasi tersebut adalah untuk komunikasi data dalam suatu sistem pengaturan, yang melakukan transmisi data dari sensor ke kontroler dan kontroler ke aktuator yang lebih dikenal dengan Networked Control Systems (NCS). Akan tetapi, kontroler, sensor, aktuator dan plant tidak dapat secara langsung terintegrasi dengan jaringan komunikasi. Sistem remote terdiri dari sensor, aktuator dan plant yang saling terhubung membentuk satu kesatuan serta memiliki fasilitas untuk mengirim dan menerima data dari jaringan komunikasi. Protokol komunikasi menggunakan user datagram protocol (UDP) dikarenakan pada NCS tidak memungkinkannya data untuk dikirim ulang. Pada akhirnya, sistem yang dibangun dapat memfasilitasi aplikasi NCS dan laboratorium remote. Kata kunci : NCS, sistem remote, laboratorium remote vii

8 ---Halaman ini sengaja dikosongkan--- viii

9 REMOTE SYSTEM DESIGN FOR NETWORKED CONTROL SYSTEM Name : Muhammad Yanuar H ID : Councellor I : Dr. Ir. Moch Rameli ID : Councellor II : Imam Arifin ST, MT ID : ABSTRACT Along with the development of communication technology, using communication network for data communication process has been increases. Among the used of communication network is a data communication in the term of control systems, that is transmitting data from sensor to controller and from controller to actuator as known as networked control systems (NCS). However, sensor, actuator, controller and plant cannot directly integrated with communication network. Remote sistem is consist of sensor, actuator and plant that is integrated each other to form a union and have the facility to send and receive data from the communication network. Network protocol using the user datagram protocol (UDP) because the NCS does not allow data to be sent back. Finally, system that was built to facilitate the application of NCS and remote laboratories. Keywords : NCS, remote system, remote laboratory ix

10 ---Halaman ini sengaja dikosongkan--- x

11 KATA PENGANTAR Maha Besar Allah SWT atas segala kasih sayang dan rahmatnya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan judul: PERANCANGAN SISTEM REMOTE UNTUK SISTEM PENGATURAN BERJARINGAN Penulis mendapat berbagai masukan dan bantuan dalam menyusun tugas akhir. Sehingga, penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah berkontribusi. Semoga segala bantuan dan saran yang diberikan bermanfaat untuk kehidupan dunia dan akhirat, amin. Untuk Papa, Mama, Mas Anton, Mas Taufik, Mba Nia, Mba Erna, Mas Opi serta keponakan tercinta Ravi dan Kayla di Jakarta, terima kasih atas dukungan dan doanya. Para Dosen Teknik Sistem Pengaturan yang telah banyak membimbing dan rela meluangkan waktunya untuk berdiskusi. Sulistyowati yang selalu setia mendengarkan keluh kesah dan tidak henti-hentinya memberi semangat. Teman-teman seperjuangan saat mengerjakan Tugas Akhir, hal yang tidak akan pernah terlupakan dan indah untuk dikenang sepanjang masa. Saya bangga bisa berteman dan berdiskusi dengan teman-teman dari Teknik Sistem Pengaturan dan Elektro ITS. VICTORY ELEKTRO ITS MARI KITA BANGUN NUSANTARA Surabaya, Agustus 2009 Muhammad Yanuar H xi

12 ---Halaman ini sengaja dikosongkan--- xii

13 DAFTAR ISI JUDUL LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL i iii v vii ix xi xv xvii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Permasalahan Batasan Masalah Tujuan Metodologi Kontribusi 3 I.7 Sistematika Pembahasan 3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Sistem Pengaturan Berjaringan (NCS) Struktur Langsung Struktur Hirarki Isu-isu Sistem Pengaturan Berjaringan Laboratorium Remote Modul Servo Motor DC Suplai Tegangan Motor DC Tachogenerator Servo Amplifier 2.4 Advantech DAQ PCI LabVIEW Kontroler PID Kontroler Proportional xiii

14 2.6.2 Kontroler Proportional Integral Kontroler Proportional Derivatif Kontroler Proportional Integral Derivatif Metode Penalaan Kontroler PID 24 BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 Sistem Remote NCS Spesifikasi Komputer Koneksi Kontroler-Sistem Remote Koneksi Plant-PCI Laboraotrium Remote Konfigurasi LabVIEW Identifikasi Motor DC Perancangan Kontroler Simulasi Hasil Perancangan Kontroler 46 BAB 4 IMPLEMENTASI DAN ANALISA 4.1 Pengujian system remote NCS Kontroler PI Kontroler PID Pengujian laboratorium remote 53 BAB 5 PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran 57 DAFTAR PUSTAKA 57 LAMPIRAN 59 RIWAYAT HIDUP 60 xiv

15 DAFTAR GAMBAR Gambar Struktur Langsung NCS... 6 Gambar Struktur Hirarki NCS... 7 Gambar Diagram Blok NCS Sederhana... 7 Gambar Waktu Tunda Sistem Pengaturan Lup Tertutup Gambar Diagram waktu dari propagasi tunda waktu jaringan 11 Gambar Arsitektur sistem laboratorium remote Gambar Aplikasi laboratorium remote dengan web browser.. 13 Gambar Modul servo motor dc MS Gambar Suplai tegangan Gambar Motor DC Gambar Tachogenerator Gambar Servo amplifier Gambar Advantech DAQ PCI Gambar Konfigurasi 68 pin PCI Gambar Tampilan awal perangkat lunak LabVIEW Gambar Tampilan awal front panel Gambar Tampilan awal block diagram Gambar Hubungan antara front panel dan block diagram Gambar Koneksi antara diagram blok Gambar Tombol-tombol di toolbar Gambar Diagram blok kontroler tipe-p Gambar Diagram blok kontroler tipe-pi Gambar Diagram Blok Kontroler tipe-pd Gambar Diagram Blok Kontroler tipe-pid Gambar Diagram Blok Kontroler modifikasi tipe-pid Gambar Diagram Blok Kontroler tipe-pi plant orde Gambar Analisa grafis dengan metode Cohen Coon Gambar 3.1. Struktur NCS Gambar 3.2. Diagram blok pengiriman data menggunakan UDP.. 30 Gambar 3.3. Diagram blok penerimaan data menggunakan UDP. 30 Gambar 3.4. Tampilan device manager PCI Gambar 3.5. Tampilan device setting PCI Gambar 3.6. Diagram blok masukan data analog Gambar 3.7. Diagram blok keluaran data analog Gambar 3.8. Arsitektur laboratorium remote Gambar 3.9 Interaksi dari masing-masing perangkat lunak Gambar Menu option pada LabVIEW Gambar Menu konfigurasi dari VI server Gambar Menu TCP/IP access xv

16 Gambar Menu web browser configuration Gambar Menu web server untuk browser access Gambar Menu web server untuk visible VIs Gambar Aplikasi web publishing tools Gambar Lokasi url dari VIs Gambar Diagram blok identifikasi motor dc Gambar Diagram blok identifikasi dengan LabVIEW Gambar Hasil identifikasi motor secara grafis Gambar Perbandingan hasil pemodelan dan identifikasi Gambar Perancangan perangkat lunak simulasi Gambar Respon Motor hasil simulasi dengan kontroler PI Gambar Respon motor hasil simulasi dengan kontroler PID.. 48 Gambar 4.1. Diagram blok untuk proses konversi data Gambar 4.2. Tampilan monitoring pada system remote Gambar 4.3. Kontroler PI dengan umpan balik lokal Gambar 4.4. Kontroler PI dengan umpan balik jaringan Gambar 4.5. Kontroler PID dengan umpan balik lokal Gambar 4.6. Kontroler PID dengan umpan balik jaringan Gambar 4.7. Implementasi kontroler PI pada laboratorium remote 69 Gambar 4.8. Implementasi kontroler PID pada laboratorium remote 70 xvi

17 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Tabel Cohen-Coon untuk mencari Kp, ti, dan td Tabel 2.2. Tabel rangkuman hasil identifikasi motor xvii

18 ---Halaman ini sengaja dikosongkan--- xviii