BAB II LANDASAN TEORI

dokumen-dokumen yang mirip
BAB III MODIFIKASI PENINGKATAN PERFORMA

KOMUNIKASI SERIAL BERBASIS PROTOKOL MODBUS UNTUK ALAT PENGHITUNG PRODUKSI GARMEN

SISTEM TELEKONTROL SCADA DENGAN FUNGSI DASAR MODBUS MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S51 DAN KOMUNIKASI SERIAL RS485

Week #5 Protokol Data Link Control

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

Protokol dan Arsitekturnya

Lapisan ini merupakan lapisan yang akan melakukan transmisi data antara perangkat-perangkat jaringan yang saling berdekatan di dalam sebuah wide area

JARINGAN KOMPUTER JARINGAN KOMPUTER

BAB III SIRKIT SEWA DIGITAL DAN FRAME RELAY

The OSI Reference Model

Karakteristik. Protokol dan Arsitekturnya. Langsung atau Tidak Langsung. Monolitik atau Terstruktur. Simetrik atau asimetrik

Penelusuran Data Melalui Jaringan Internet

Model OSI. Diambil dari /tutorial/linux/osi.html

BAB III PERANCANGAN. Sebelum membuat suatu alat atau sistem, hal yang paling utama adalah

BAB II DASAR TEORI. Protokol adalah seperangkat aturan yang mengatur pembangunan koneksi

Materi Mata Kuliah Jaringan Komputer Universitas Indo Global Mandiri

TUGAS PRAKTIKUM 1. proses industri: manufaktur, pabrik, produksi, generator tenaga listrik.

Jaringan Komputer 1 of 10. Topologi menunjuk pada suatu cara dimana end system atau station yang dihubungkan ke jaringan saling diinterkoneksikan.

Bab I. Pendahuluan BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI. menerapkan Pengontrolan Dan Monitoring Ruang Kelas Dengan Menggunakan

Intergrasi Arduino -OPC Server-Modem GSM pada Sistem Pengontrolan Lampu dan Air Conditioner Melalui Fasilitas HMI dan SMS

Percobaan 3 PENGENALAN INTERFACE I 2 C

Refrensi OSI

KOMUNIKASI. Universitas Informatika dan Bisnis Indonesia. 2.1 Komunikasi Data

Data Link Layer -switching- Rijal Fadilah, S.Si

Rangkuman Bab I Konsep Jaringan. Jaringan adalah kumpulan dari komputer yang saling terhubung dan berkomunikasi. Menurut

Gambar 1 : Simple Data Transfer

BAB II WIDE AREA NETWORK

BAB III PERANCANGAN III.1. Compobus S dan Compobus D/DeviceNet III.1.1. Compobus S III Setting Mode Komunikasi III

8. Mengirimkan stop sequence

adalah pengiriman data melalui sistem transmisi elektronik dengan komputer adalah hubungan dua atau lebih alat yang membentuk sistem komunikasi.

DATA LINK LAYER. Gambar. 1: Fungsi dari Data Link Layer. Gambar. 2: PDU pada Data Link Layer berupa Frames

BAB 4 PERANCANGAN JARINGAN DAN EVALUASI. Perancangan jaringan pada PT. EP TEC Solutions Indonesia menggunakan

JARINGAN KOMPUTER : RANGKUMAN KOMUNIKASI DAN PROTOKOL JARINGAN

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

MODEM. Internal /Onboard Modem. External Modem. Jaringan Teleponi 1 1. Prima K PENS

REVIEW MODEL OSI DAN TCP/IP

BAB 2: INTRODUCTION TCP/IP

BAB 2 LANDASAN TEORI. Monitoring CAN Genset Controller Berbasis Modbus Menggunakan VPN.

PENGERTIAN JARINGAN ETHERNET Disusun Oleh : RENGGA INGRIDIANTO NIM I PUTU TIRTA TAMARA PUTRA NIM

LAPORAN PRAKTIKUM SISTEM KONTROL TERDISTRIBUSI

TCP dan Pengalamatan IP

Materi Kuliah Jaringan Komputer ke-1 : DATA PROSES INFORMASI. Hand Out : Piping Supriatna

WAN. Karakteristik dari WAN: 1. Terhubung ke peralatan yang tersebar ke area geografik yang luas

Pengenalan Komunikasi Data

Gambar. 1: Physical Layer. Gambar. 2: Protocol Data Unit

Badiyanto, S.Kom., M.Kom. Refrensi : William Stallings Data and Computer Communications

1. IED berkomunikasi dengan Gateway menggunakan protokol standard

OSI Reference Model merupakan Model Referensi Standard yang merepresentasikan komunikasi data antar peralatan jaringan dan antar jaringan.

Pertemuan 3 Dedy hermanto/jaringan Komputer/2010

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. pemrograman. Pemrogramannya akan di deskripsikan berupa flowchart yang akan

B A B IX MODEL OSI (OPEN SYSTEMS INTERCONNECTIONS)

Perancangan dan Realisasi Blok Komunikasi Dial-Up PLC Modicon M340 untuk Pengamatan secara Real-Time Menggunakan HMI/SCADA

Pemrograman Jaringan

BAB 2 DASAR TEORI. Iklan berasal dari sebuah kata dalam bahasa melayu, yaitu i lan atau i lanun

BAB I PENDAHULUAN. industri menggunakan PLC (Programmable Logic Controller) sebagai sistem

Tugas Jaringan Komputer

JENIS-JENIS JARINGAN. Jaringan yang memiliki ruang lingkup yang sangat luas, karena radiusnya mencakup sebuah negara dan benua.

Kontrol Dan Pengawasan Multi Genset Berbasis Protokol Modbus Via Jaringan Lokal (LAN).

Rahmady Liyantanto liyantanto.wordpress.com

Pengembangan RTU (Remote Terminal Unit) untuk Sistem Kontrol Jarak Jauh berbasis IP

Cara kerja Ethernet Card berdasarkan broadcast network yaitu setiap node dalam suatu jaringan menerima setiap transmisi data yang dikirim oleh suatu


Model Komunikasi. Sumber-sumber. Alat Pengirim. Sistem Trasmisi. Alat Penerima. Tujuan (Destination) Menentukan data untuk dikirim

DASAR JARINGAN DAN TELEKOMUNIKASI RESUME MATERI ETHERNET. disusun oleh:

DAFTAR ISI ABSTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR

BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM. besar berupa gambar dengan tujuan agar sebuah sistem dapat lebih mudah

Jaringan Komputer dan Komunikasi Data. Agus Aan Jiwa Permana, S.Kom, M.Cs

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM. ruangan yang menggunakan led matrix dan sensor PING))). Led matrix berfungsi

B A B IV A N A L I S A

PERANCANGAN REMOTE TERMINAL UNIT (RTU) PADA SIMULATOR PLANT TURBIN DAN GENERATOR UNTUK PENGENDALIAN FREKUENSI MENGGUNAKAN KONTROLER PID

Physical Layer Merupakan lapisan terbawah dari OSI. Lapisan ini bertanggung jawab terhadap masalah pemindahan data dari hardware satu ke hardware lain

DCH1B3 Konfigurasi Perangkat Keras Komputer. Input/Output

KOMUNIKASI PENGANTAR DATA TERDISTRIBUSI. Materi: 1. Komunikasi Data 2. Protocol 3. Remote Procedure Call 4. Object Remote

Sistem komputer. Tiga komponen utama :

Data and Computer BAB 2

BAB II. Protocol and Error Handling

PC-Link. 1x Komputer / Laptop dengan OS Windows 2000, Windows XP atau yang lebih tinggi. Gambar 1 Blok Diagram AN200

ORGANISASI KOMPUTER 1

RRTU Emulator; Dasar Pengetahuan : SCADA dan KOMPUTER Penyusun : Heri Bambang Nurdiansyah. I. Dasar Teori

DAFTAR ISI. LEMBAR PENGESAHAN... ii. SURAT KETERANGAN SELESAI MAGANG... iii. SURAT PERINTAH MAGANG KERJA PRAKTEK... iv. PRAKATA...

Mata pelajaran ini memberikan pengetahuan kepada siswa mengenai konsep dasar dan design jaringan komputer.

SISTEM MONITORING LAYAR KOMPUTER SECARA REMOTE MENGGUNAKAN JARINGAN MULTIDROP RS 485

KOMUNIKASI DATA & JARINGAN KOMPUTER PENDAHULUAN

Quiz Jarkom 1. Nama : Andrian Ramadhan Febriana NIM : Kelas : IS-3. Jurusan Sistem Informasi. Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer

1. Menggunakan model OSI dan TCP/IP dan protokol-protokol yang terkait untuk menjelaskan komunikasi data dalam network. 2. Mengidentifikasi dan

Materi Mata Kuliah Jaringan Komputer Universitas Indo Global Mandiri

PENGENALAN KOMUNIKASI DATA

OSI Data Link Layer. CCNA1-1 Chapter 7

- 1 - Frame Relay. Fitur Frame Relay. Beberapa fitur frame relay adalah sebagai berikut: 1. Kecepatan tinggi. 2. Bandwidth Dinamik

TUGAS KEAMANAN JARINGAN OSI LAYER DIDIET RISTHA ARDIANSYAH NRP

Fungsi Lapis Transport

Bab 7. Data Link Control

II Protokol Remote Link II Protokol Modbus II Request Read N Bits. 16 II Request Read N Words. 16 II

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI. dan perangkat lunak yang digunakan. hasil rancangan yang ada. Halaman web dibuat dengan basis php

PROTOKOL. 25/03/2010 Komunikasi Data/JK 1

Masalah Timing (pewaktu) memerlukan suatu mekanisme untuk mensinkronkan transmitter dan receiver Dua solusi. Asinkron Sinkron

SOAL-SOAL UTS JARINGAN KOMPUTER

TSK304 - Teknik Interface dan Peripheral. Eko Didik Widianto

MODEL REFERENSI OSI & TCP/IP. Budhi Irawan, S.Si, M.T

Transkripsi:

6 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 DCS, FCS, FCU DCS adalah Distributed Control System yaitu sebuah kontrol sistem yang digunakan untuk suatu proses yang mana kontrol elementnya didistribusikan melalui sistem. Di dalam sebuah DCS sebuah hirarki kontroler dihubungkan oleh jaringan komunikasi, yaitu untuk perintah dan monitoring. FCS adalah field control station yang mengkontrol fungsi seperti continuous control, sequence control dan kalkulasi. Standard FCS dibuat dari sebuah FCU (field control unit), Node interface unit (NIU) dengan I/O modul. Gambar 2.1 FCS dengan 2 unit CPU, 2 unit NIU, dan 2 unit I/O Modul 6

7 FCU adalah field control unit yang terdiri dari central processing unit (CPU) cards, baterai back up unit untuk CPU memory, power supply unit, Vnet/ IP dan ESB bus interface card. 2.2 Profibus Komunikasi Profibus adalah otomasi standard berbasis fieldbus dari Profibus & Profinet International (PI) yang mana data dapat ditransfer melalui kabel bus tunggal, yang memungkinkan pertukaran data konsisten dengan system komunikasi yang lebih tinggi. Profibus memakai two-wire buss, terangkum dalam IEC 61158-1 sampai dengan IEC 61158-6 yang telah dikembangkan oleh beberapa perusahaan, dan institusi antara tahun 1987 1990. Untuk mengenal lebih jauh dengan profibus silahkan lihat gambar dibawah ini.

8 Unit Intellegance MES ERP Ethernet backbone 2 1 PA coupler PA link PROFIBUS DP 1 3 PROFIBUS PA 3 2 PA coupler PA link PROFIBUS PA 4 5 6 31 4 5 6 31 Gambar 2.2 Profibus family Penggunaan teknologi Profibus komunikasi untuk jaringan yang luas. Dan mempunyai unit-unit instrument field yang letaknya berjauhan dan sangat jauh maka dapat dipilih untuk menggunakan dua jenis station yaitu master dan slave. Dengan ketentuan Harus mempunyai minimal satu master unit. Bisa berupa PLC maupun DCS.

9 Didalam satu jaringan memperbolehkan lebih dari satu master Total station mencapai 127 unit yang merupakan gabungan master dengan slave. 2.2.1 Tipe-Tipe Profibus Komunikasi Selain itu, jika dilihat dari tipenya, Profibus dibagi menjadi dua yaitu Profibus DP dan Profibus PA. Profibus DP merupakan jenis high speed bus dengan kapasitas data transfer maksimal mencapai 12.000 kbits/s, digunakan untuk jaringan komunikasi terhadap remote I/O, actuator-actuator dan beberapa intelegent unit, sedangkan Profibus PA atau Profibus MBP (manchester bus power) merupakan jenis low speed bus dengan kapasitas data transfer maksimal 31, 25 kbits/s yang digunakan untuk jaringan komunikasi langsung terhadap field instrument seperti: flow transmitter, level transmitter, pressure transmitter. Dalam pemakaian di jaringan, Profibus dapat menggunakan tiga jenis media transmisi yaitu: 1. RS 485, instalasi mudah dan sanggup mencapai 1200 M 2. Fiber optic, yang handal terhadap gangguan electromagnetic dan dapat digunakan pada jaringan yang mempunyai jarak mencapai ratusan km. 3. MBP- IS, digunakan untuk instalasi yang membutuhkan pembatasan arus power terutama pada area daerah bahaya ledakan.

10 Tabel 2.1 Perbandingan Profibus DP dengan Profibus PA Item Profibus DP Profibus PA Penggunaan Otomasi pada produksi dan proses otomasi Proses otomasi Digunakan untuk beberapa input yang berlainan dan input/ output yang terus menerus, dapat juga digunakan pada hazardous area / explotion area (walaupun tidak umum) Digunakan untuk input / output dengan tugas terus menerus, dapat digunakan untuk peralatan di hazaradous area / explotion area dengan EX couplers Type peralatan Remote I/O, Slave unit, HMI Analog sensor seperti yang terkoneksi (human monitoring interface) level transmiter, pressure transmiter, temperatur transmiter, dan analog actuator seperti positioner Jumlah bus nodes tiap segment sampai 32 unit Untuk Non-hazardous area maksimal 32 unit. Untuk hazardous area dengan field bus barrier maksimum 16 unit,

11 Item Profibus DP Profibus PA Transmisi rate 9,6 kbps sampai 12 mbps 31,25 kbps dengan EX DP/PA coupler maximum 9 unit Transmission teknologi RS 485 RS 485 -IS Fiber optic MBP (manchester bus powered) Media transmisi Kabel Tembaga Kabel Tembaga Kabel FO: Glass/ plastik/hcs Maksimum panjang jaringan 1200 M per segment untuk kabel tembaga Kemampuan transfer data akan mengecil seiring panjang jaringan Mampu mencapai ratusan km jika menggunakan fiber optic kabel Untuk area Non EX maksimum 1900 M Untuk area EX maksimum 1000 M tergantung peralatan

12 Tabel 2.2 Perbandingan Profibus DP Baudrate dengan Panjang Kabel Baudrate (kbits/s) 9.6 19.2 45.45 93.75 187.5 Segment length (M) 400 200 100 100 100 Baudrate (kbits/s) 500 1500 3000 6000 12000 Dari table diatas menunjukkan bahwa makin panjang jarak jaringan maka data transfer yang diperbolehkan akan mengecil. Jika dalam jaringan tersebut dipasang repeater pada panjang jaringan yang sama, maka besaran data yang bisa ditransfer akan menjadi lebih besar. Tabel 2.3 Perbandingan Profibus PA Baudrate, Panjang Kabel, untuk Lokasi Bukan Daerah Rawan Ledakan dan Lokasi Daerah Rawan Ledakan Baudrate (kbits/s) 31, 25 Panjang jaringan untuk 1900 (jalur utama) 120 (titik cabang) bukan daerah ledakan (M) Panjang jaringan untuk 1000 (jalur utama) 60 (titik cabang) daerah ledakan (M) Sebagai perbandingan jumlah titik cabang dengan panjang jalur pada titik cabang yang ada pada jaringan Profibus PA dapat dilihat pada table dibawah ini.

13 Tabel 2.4 Perbandingan Maksimum Titik Cabang terhadap Panjang Jalur Titik Cabang Pada Profibus PA Jumlah titik percabangan Maksimum panjang jalur pada titik cabang (M) Bukan Daerah Rawan Daerah Rawan Ledakan Ledakan 25-32 - - 19-24 30 30 15-18 60 60 13-14 90 60 1-12 120 60 2.2.2 Versi Protokol Profibus Komunikasi Di dalam Profibus family mempunyai 3 versi protokol yang berbeda dan disediakan dengan tujuan fungsi yang berbeda, yaitu DP-V0; DP-V1; DP-V2. Dari ketiga jenis protocol komunikasi tersebut tergantung pada hubungan yang dipilih. Silahkan melihat table dibawah untuk perbandingan antara protocol komunikasi tersebut.

14 Tabel 2.5 Versi dan Fungsi dari Profibus DP-V0, DP-V1, dan DP-V2 Profibus Versi Diskripsi Menyediakan fungsi dasar dari sebuah komunikasi protocol meliputi: DP-V0 Cyclic data exchange / perputaran dari pertukaran data diantara master dan slave untuk pertukaran proses data. Fungsi diagnosa. Perpanjangan fungsi dari DP-V1, fungsi utamanya adalah: Acyclic data exchange / bukan perputaran pertukaran data DP-V1 diantara master dan slave, untuk diagnosa, kontrol, monitor dan alarm sistem di kelola oleh slave unit yang pararel terhadap lalulintas perputaran dari pertukaran data. Penambahan fitur pada fungsi utama dan bagian dari DP-V0 dan DP-V1 meliputi: Slave to slave comunication, komunikasi unit slave pertama ke unit slave berikutnya untuk pertukaran data secara DP-V2 langsung (master harus tetap ada). Isochronous mode untuk sinkron kontrol pada master dan slave, independen pada bus load seperti yang dibutuhkan pada servo drives. Fungsi lain seperti clock kontrol.

15 Untuk penggunaan class 2 master s setidaknya memakai DP-V1 dan untuk DP-V2 digunakan untuk menjalankan unit dalam isochronous mode. Sedangkan untuk Profibus PA selalu menggunakan DP-V1. Untuk komunikasi master terhadap slave maupun slave terhadap slave dapat memilih transmisi rate maksimum sebesar 1, 5 Mbps. Dan sebaiknya didesign untuk jarak yang dekat. Untuk mendapatkan respon time yang lebih cepat dapat memilih transmisi rate lebih dari 1,5Mbps. Request telegram = output data + telegram overhead ( 0 1 0 1 0 1 0 1 ) paket MASTER ( 0 1 0 1 0 1 0 1 ) paket SLAVE Respon telegram = input data + telegram overhead Jaringan Gambar 2.3 Komunikasi Master dengan Slave Pada gambar diatas dijelaskan bahwa untuk komunikasi diantara master dengan slave akan selalu ada dua signal telegram yang disertakan dalam proses data input maupun output. Untuk intelegent unit biasanya mempunyai 2 sampai 20 bytes input dan output data. Volume proses data pada remote I/O maksimum bisa mencapai 244 byte.

16 Bus cycle time terpengaruh beberapa factor seperti: Jumlah unit slave Besar transmission rate yang digunakan Type Profibus yang dipakai (DP atau PA) Data volume (input dan output data) Untuk rumus perhitungannya dapat dilihat dibawah ini t partial cycle = (( (!"#$##%"! (2.1 Rumus estimasi bus cycle time untuk Profibus DP dan Profibus PA Tel_OV = Telegram overhead (317 bit) Bit_DP = Profibus DP data format 11* + - = slaves run variable +, Bit_PA = Profibus PA data format 8 * + +, - (Lo + LI) = Nilai total dari slave output and input data dalam byte n = Jumlah semua unit slave Transmisi rate: Nilai dalam kbit/s t partial cycle: Cycle time dalam ms

17 Contoh model jaringan profibus DP dapat dilihat pada gambar dibawah ini. HIS Ethernet Master Field Instrument RS 485 Kabel fiber optic Field Instrument Slave Zone 2 (safe area) DP /PA Zone 1 dan Zone 0 EX Junction box MBP IS MBP-IS EX Field Instrument EX Field Instrument EX Field Instrument Gambar 2.4 Jaringan Profibus yang Menggunakan Kabel RS485, Kabel Fiber Optic, dan Kabel MBP-IS pada Daerah Rawan Ledakan

18 2.3 Modbus Komunikasi Modbus adalah otomasi standard yang dipublikasikan oleh Modicon pada tahun 1979 dan digunakan untuk membangun master slave / client server komunikasi antara perangkat cerdas yang juga berguna untuk mentransfer diskrit input / output, analog input / output. Fisik interfacenya bisa menggunakan RS485 dan RS232. Dalam tingkatan OSI, ada 7 tingkat dan menempatkan Modbus serial protokol di tingkatan kedua yang dijelaskan pada table dibawah ini. Tabel 2.6 Tingkatan Modbus Protocol dalam ISO/OSI Model Layer ISO/OSI Model Protokol 7 Application Modbus application protocol 6 Presentation Empty 5 Session Empty 4 Transport Empty 3 Network Empty 2 Data link Modbus Serial Line Protocol 1 Physical EIA/TIA-485 atau EIA/TIA-232

19 Modbus application layer client / server Modbus master / slave EIA/TIA-485 atau EIA/TIA-232 Gambar 2.5 Koneksi Modbus Application Layer Terhadap Modbus Master-Slave Modbus application layer protokol menyediakan client / server komunikasi diantara beberapa peralatan yang terkoneksi pada jaringan tersebut. Pada serial line untuk posisi client di sediakan oleh master dan server adalah sebagai slave. Didalam Modbus serial line protocol ada beberapa ketentuan yaitu: Merupakan master-slave protocol. Hanya satu master yang bisa dikoneksi dalam jaringan. Maksimum 247 slave dalam jaringan. Tidak ada komunikasi antara slave yang satu dengan yang lainnya. Slave tidak akan pernah mengirim signal tanpa ada permintaan dari master. 2.3.1 Tipe-Tipe Request Modbus Aplikasi Berdasarkan cara permintaan master terhadap slave ada dua macam, yaitu: Unicast mode yaitu pengalamatan master dengan sebuah slave, prosesnya selalu dimulai dari master mengirimkan permintaan ke slave, setelah slave

20 menerima permintaaan, maka slave akan menjawab dan akan mengirimkan data ke master. Broadcast mode yaitu master dapat mengirim permintaan ke semua slave yang terpasang. Prosesnya adalah master selalu mengirim pesan ke slave dan tidak ada response balik dari slave. Slave harus menerima broadcast untuk writing function dan address 0 diterima untuk mengidentifikasi perubahan pada broadcast. Request Master Reply Slave Slave Slave Gambar 2.6 Diagram Unicast Mode Master Request Request Request Slave Slave Slave Gambar 2.7 Diagram Broadcast Mode

21 2.3.2 Transmisi Mode Modbus Komunikasi Addressing maximum Modbus adalah 256 alamat yangmana pembagiannya adalah sebagai berikut: 0 untuk broadcast address. 1 sampai 247 untuk slave individual address. 248 sampai 255 untuk reserved. Untuk master tidak ada spesifik address. Sedangkan untuk Modbus frame disebut dengan Protocol data unit / PDU yang berdiri sendiri dibawah komunikasi layer. Function code Data Modbus PDU Gambar 2.8 Blok Modbus Protocol Data Unit Modbus protocol mapping pada jaringan bus serial line akan ditambahkan beberapa additional field, yang mana dalam setiap transaksi akan ikut membangun sebuah komunikasi Modbus PDU. Modbus serial line PDU Addresing field Function code Data CRC / LRC Modbus PDU Gambar 2.9 Blok Frame Over Serial Line

22 Dari gambar diatas dapat dijelaskan pada Modbus serial line address field, hanya berisi slave address. Alamat master sebuah slave akan diletakkan di slave address pada addressing field dari pesan, ketika slave mengembalikan respon akan diletakkan pada alamatnya sendiri pada address field untuk memberitahu master bahwa slave sudah merespon pesan tersebut. Function code menunjukan jenis action yang diminta oleh server yang dapat diikuti oleh data field yang berisi permintaan dan parameter-parameter respon. Didalam isi pesan terdapat error checking field, yang merupakan hasil sebuah redundant check dan terbagi menjadi dua jenis tergantung dari model transmisi yang pilih antara RTU atau ASCII. Modbus data link layer berisi dua sub layer yang terpisah yaitu Master / slave protocol Transmission mode RTU dan ASCII State_ A Triger (guard condition) per action State_ B Gambar 2.10 Syntax dari Sebuah State Diagram Jika pada sebuah system trigger sudah berstatus di state_a, maka system akan berlanjut ke state_b, dan jika guard condition adalah true. Maka sebuah action tersebut disebut performed.

23 Master state diagram Request dikirim dalam broadcast mode dan turnaround delay juga mulai menghitung Turnarround delay yang expired dibalikan Idle Posisi akhir dari proses error Posisi akhir dari proses replay Menunggu turnaround delay Membalas permintaan (unexpected slave) Request dikirim ke slave dan response timeout juga mulai menghitung Menunggu reply Membalas permintaan (expected slave) dan response timeout berhenti Gambar 2.11 Flowchart Request Master State Diagram Memproses reply Memproses Error Response timeout expired Frame error Dari gambar master state diagram diatas dapat dijelaskan sebagai berikut: Status idle adalah no pending request. Ini adalah status setelah power dihidupkan. Sebuah request / permintaan hanya dapat dijalankan pada status idle. Setelah master mengirimkan sebuah request / permintaan maka master akan meninggalkan posisi idle, dan request kedua tidak dapat dikirim.

24 Ketika sebuah unicast request dikirimkan ke slave, master berstatus menunggu reply, dan response timeout mulai menghitung yang mana nilainya adalah adjustable. Ketika sebuah balasan diterima, master akan mengecek sebelum memproses data tersebut, dan bisa juga berstatus error. Jika tidak ada respon yang diterima, respon timeout expire dan sebuah error akan dihasilkan. Kemudian master akan ada pada kondisi idle untuk mencoba lagi permintaan, sedangkan jumlah pengulangan permintaan adalah adjustable. Ketika broadcast request dikirimkan ke serial bus dan tidak ada respon balik dari slave. Waktu yang dibutuhkan disebut turnaround delay. Sehingga sebelum dapat berada pada posisi idle dan mengirim request berikutnya master disebut dalam posisi waiting turnarround delay. Oleh karena itu respon timeout harus di setting lebih lama dari waktu yang dibutuhkankan slave untuk proses dan mengirim balik ke master. Tetapi pada broadcast mode, turnaround delay setting harus lebih lama dari proses pada slave saja, selanjutnya sudah bisa langsung menerima permintaan dari master. Oleh karena itu turn around delay harus lebih pendek dari response time out. Typicaly response time out adalah 1s sampai bebearpa detik pada 9600 bps dan turnaround delay berkisar antara 100ms sampai 200ms. Frame error terdiri dari: Parity checking, pada setiap karakter, redundance check pada semua frame.

25 Slave state diagram Idle Menerima sebuah request Check request Normal reply dikirim Memformat normal reply End of process (unicast mode) End of process (broad cast mode) Error reply dikirim Check OK Error pada request data Memproses Required action Error akan diproses Memformat error reply Error pada frame checking / frame tidak dialamatkan untuk slave ini Gambar 2.12 Request Slave State Diagram State idle adalah no pending request, biasanya setelah power dihidupkan, ketika sebuah request diterima, slave akan mengecek sebelum memulai action yang diminta pada paket tersebut, jika terdapat error akan dikembalikan ke master. Dan ketika permintaan pertama sudah komplit maka sebuah pesan unicast akan dikembalikan ke master.

26 Dan jika slave menerima frame tersebut error maka tidak ada repon yang dibalikkan ke master, untuk menyediakan diagnostic informasi maka diagnostic \counter harus selalu ditentukan dan dimanage oleh sisi slave. Turnarround delay Response time out reply analysis dan Wait persiapan mengikuti wait Master Request perubahan broadcast Request ke slave 1 ke slave n Perintah langsung Slave 1 dijalankan request treatment reply Perintah langsung Slave n dijalankan Physical line Error detection Time Exchange i-1 Exchange 1 Exchange i+1 wait No reply Gambar 2.13 Master-Slave Skenario Waktu Diagram Durasi request, reply, dan broadcast pada fitur komunikasi tergantung pada panjang frame dan throughput. Didalam durasi wait dan treatment akan tergantung pada proses waktu yang dibutuhkan untuk request pada aplikasi di slave. Walaupun transmisi modelnya bisa RTU dan ASCII, tetap untuk default settingnya adalah RTU. Didalam RTU transmisi model dapat dilihat formatnya sebagai berikut

27 Format untuk setiap byte dalam RTU model coding sistem adalah sebagai berikut: Tabel 2.7 Format Setiap Byte di Dalam Model Transmisi RTU Item bit RTU mode Diskripsi 1 byte 11 1 start coding system 8 data bit terkecil akan dikirim pertama 1 Parity completion 1 stop Jika menggunakan parity maka aka nada 2 model yaitu odd parity dan old parity, dan jika menggunakan old parity maka membutuhkan 2 stop bit. Frame diskripsi adalah sebagai berikut: Slave address adalah 1 byte Function code adalah 1 byte Data dari 0 sampai 252 byte CRC bernilai 2 byte (CRC low dan CRC high)

28 Pesan Modbus dalam RTU framing Start Address Function Data CRC / LRC End 3.5 char 8 bit 8 bit N x 8 bit 16 bit 3.5 char Modbus Pesan Gambar 2.14 Bentuk Pesan Modbus Semua pesan frame harus di kirimkan secara berkelanjutan sesuai dengan aliran frame, jika ada interval yang terputus lebih dari 1,5 character waktu maka pesan akan dinyatakan tidak komplit dan akan dibuang. Sehingga akan banyak interupsi untuk interval lebih dari 1,5 sampai 3,5. Dengan baud rate yang tinggi akan membebani CPU. Maka 2 timer ini harus mempunyai respect yang tinggi ketika baut rate 19,2 kbps dan untuk baud rate yang lebih besar dari itu maka fixed timer harus digunakan dengan nilai 750µs untuk inter character time out (t1,5) dan 1.750 ms untuk inter time delay (t3,5). 2.4 Peranan Profibus dan Modbus dalam Sistem Kontrol Di dunia industri, Profibus dan Modbus komunikasi digunakan untuk menghubungkan beberapa unit system antara mainsystem dengan subsystem, maupun subsystem dengan instrument field.

29 Dikemukakan bahwa Profibus dan Modbus jaringan digunakan untuk menghubungkan field devices seperti sensors, actuators dan field controller s seperti PLC, regulator, dan driver controller. Tabel 2.8 Perbandingan Sistim Tradisional Fieldbus dengan Profibus dan Modbus Item Fieldbus tradisional system Profibus / Modbus Signal Analog satu arah. Digital (packet based) Dua arah. Kabel Satu untuk setiap signal. Multiple signals. Jaringan Diagnosis Testing dan installasi Multiplexing signal membutuhkan central hub. Basic diagnosis informasi. Lebih lama karena banyak kabel. Multiple end point di lokal maupun global jaringan. Informasi penting dapat disediakan (intelligent slaves). Lebih cepat karena memakai sedikit kabel. Pemasangan dan pengetesan jaringan yang memakai Profibus ini akan lebih cepat dan hemat biaya secara waktu dan tenaga kerja akan lebih sedikit daripada memakai sistem fieldbus 4 20mA. Penggunaan dan perawatan yang mudah, jaringan tidak hanya untuk pengiriman data analog dan digital, tetapi dapat juga diambil data-data unit itu sendiri meliputi, brand, model, tipe dan jadwal maintenance yang mana dengan data-data tersebut mudah juga dikirim ke beberapa monitoring point.

30 Lokasi A PLC / DCS Lokasi B Lokasi C Gambar 2.15 Jaringan Fieldbus Teknologi Tradisional Lokasi A PLC / DCS Kabel fieldbus I/O device I/O device Lokasi B Lokasi C Gambar 2.16 Jaringan Fieldbus Teknologi Modern Beberapa penelitian untuk profibus dan Modbus juga sudah pernah dilakukan antara lain. Klang dan Lindholm (2005) melakukan penelitiannya pada siemens turbomachinery gas turbine mengutarakan bahwa fieldbus teknologi adalah major step dalam proses control industri yang mana pada sistem lama signal-signal

31 dikirim satu arah secara tradisional menggunakan 4 20 ma dan on-off, sedangkan untuk profibus data dikirim dengan berbentuk data. Dari percobaan yang telah dilakukan pada system gas turbin yangmana dalam pengujian itu menggunakan PLC siemens S7-300 dan PC, didapatkan data dan beberapa solusi yang dapat diambil berdasarkan jumlah dan jenis komunikasi yang seperti terlampir pada table dibawah ini. Table 2.9 Percobaan Profibus DP pada Sistem Gas Turbin Solusi I II III IV V Extra PC Ya Ya Ya Software Tambahan Ya PLC tambahan Ya Mungkin untuk high performa Tambahan memory Ya Interface card Mungkin Ya Ya Ya Redundant Sebagian Tidak Ya Ya Ya Modifikasi program PLC Mungkin Ya

32 Sedangkan penelitian tentang Modbus telah dilakukan, antara lain oleh Joelianto (2009) yangmana penelitiannya dilakukan terhadap komunikasi Modbus TCP/IP dan serial RS48 pada jaringan HMI, dan PLC. Dalam pengetesan tersebut terbagi menjadi 3 bagian yaitu menghitung perbandingan delay yang dilakukan pada media transfer TCP/IP dan Modbus RS485 serial. Dilihat dari penelitian yang telah dilakukan dengan menggunakan PLC sebagai obyek penelitian pengukuran response time. Maka didalam pengujian tersebut dilakukan pada PLC Twido dalam 3 tahap, yang mana terangkum pada gambar table dibawah ini. Tabel 2.10 Percobaan Modbus TCP/IP pada PLC Twido Test no. 1 2 3 Unit 1 HMI HMI HMI Transfer media ( Panjang kabel 5M) TCP/IP TCP/IP TCP/IP Unit 2 PLC 1 PLC 1 PLC1 Transfer media ( Panjang kabel 5M) TCP/IP TCP/IP TCP/IP Unit 3 PLC2 PLC2 Transfer media ( Panjang kabel 3,5M) RS485 RS485 Unit 4 PLC3 PLC 3

33 Test no. 1 2 3 Transfer media ( Panjang kabel 3,5M) RS485 Unit 5 PLC 4 Data size (word) 100 100 100 Times ( X ) 50 50 50 Time Min (ms) 12 98 92 Max (ms) 20 106 106 Avg (ms) 16 102 99 Penelitian tentang Modbus juga diperkuat oleh Tiyono (2007) yang melakukan pengujian scada menggunakan Modbus RS4845 yang didapat hasil komunikasi modbus dapat dilakukan mencapai jarak 100M dengan delay antar karakter sebesar 165, 9µs. Han (2013) didalam penelitiannya menjelaskan bahwa tradisional fieldbus lebih handal pada data transfer diatas 200 bytes, sedangkan modern fieldbus Modbus mempunyai kelebihan di bawah 200 bytes.