BAB II LANDASAN TEORI PLC (Programable Logic Control) adalah kontroler yang dapat diprogram. PLC didesian sebagai alat kontrol dengan banyak jalur input dan output. Pengontrolan dengan menggunakan PLC adalah dengan cara menghubungkan alat-alat yang di kawat (wiring) ke PLC, dimana kawat-kawat tersebut dihubungkan dengan program. Dengan softwiring tersebut, sebuah PLC dapat menggantikan pengawatan ratusan jalur input output dan menghilangkan kebutuhan alat-alat kontrol tradisional seperti relay, timer dan counter karena alat-alat tersebut bisa di buat secara virtual dengan menggunakan program. Berikut bagian-bagian PLC : Alat Pemrogram (Komputer) Catu Daya CPU Memeori Program Memori Data Port Program Port Komunikasi Modul Input Modul Output Gambar 2.1 Jalur Sinyal (Bus) PLC Diagram Block PLC a) Catu Daya : Menyediakan tegangan dan arus untuk operasi PLC b) CPU : Membaca dan melakukan perhitungan dan menjalankan satu demi satu instruksi program c) Memori program dan data : Menyimpan program dan data saat proses berlangsung d) Alat Pemrogram : Alat untuk memasukan program ke dalam memori PLC, biasanya dalam bentuk komputer e) Port Pemrograman : Menerima program dari alat pemrograman untuk disimpan ke dalam memori 3
4 f) Port Komunikasi : Digunakan untuk melakukan komunikasi dengan komputer ataupun PLC lainnya g) Modul Input : Menerima sinyal dari luar h) Modul Output : Memberikan sinyal atau status tertentu ke piranti luar Mikrokontroler adalah sebuah alat pengendali yang berukuran kecil (mikro) yang dikemas dalam bentuk chip. Sebuah mikrokontroler pada dasarnya bekerja seperti halnya mikroprosesor pada sebuah komputer di mana di dalamya terdapat CPU yang menjalankan instruksi program, melakukan logika dasar dan memindahkan data. Sebuah mikrokontroler telah memilki memori dan antarmuka input output di dalamnya, bahkan beberpa mikrokontroler memilki unit ADC (Analog to Digital Converter) yang dapat menerima sinyal analog. Bagian-bagian mikrokontroler : Alat Pemrogram CPU Memeori Program Memori Data Input/ Output Modul Tambhan Jalur Sinyal (Bus) Mikrokontroler Gambar 2.2 Diagram Block Mikrokontroler a) CPU : Melakukan fungsi logika dan aritmatika mengikuti instruksi yang dibaca dari memori program b) Memori program : Menyimpan memori instruksi yang dibaca oleh prosesor c) Memori Data : Menyimpan data dan variabel yang digunakan oleh prosesor d) Alat Pemrogram : Alat untuk memasukan program ke dalam memori mikrokontroler e) Input/ Output : Menghubungkan dengan piranti luar yang ditempatkan pada kaki-kaki mikrokontroler
5 f) Modul Tambahan : Berbagai fungsi tambahan disediakan oleh mikrokontroler seperti counter, timer, comparator dll Pemrograman Mikrokontroler menggunakan langkah sebagai berikut: Teks editor Asembler txt Menulis Kode Program ASM Menerjemaahkan Ke Bahasa Mesin C,Basic Kompiler Menguji Progam Software Debugger Hardware Emulator Tidak Bebas Error? Ya Burn program ke Mikrokontroller ISP Programmer Gambar 2.3 Diagram alur pemrograman Mikrokontroler Pemilihan mikrokontroler PIC16F887 karena kemudahan dalam pembuatan rangkaian pemrogramannya. Dibutuhkan 3 buah resistor 4.7 KΩ, konektor DB9 female dan sebuah sumber tegangan 5 V. Rangkaian pemrograman di atas disebut sebagai rangkaian programmer JDM. Gambar 2.4 Chip IC PIC16F877
6 Software pemrograman PIC yang digunakan adalah PICPgm. Sebuah software IDE (Integrated Development Environment) yang membuat kode untuk PIC yang akan dipakai. Software ini gratis dan dapat di-download lewat internet. Program logika yang digunakan adalah Ladder diagram. Software ini juga memiliki simulator untuk mensimulasikan ladder diagram yang dibuat. Dari materi di atas, tampak bahwa bagian-bagian PLC sebagian besar terdapat juga dalam mikrokontroler, pembuatan PLC menggunakan mikrokontroler tertentu bukanlah hal yang mustahil. 2.1 Perangkat Keras (Hardware) Rangkaian inti terdiri atas mikrokontroler PIC16F877. Pemilihan PIC16F877 adalah karena kemudahan pembuatan rangkaian pemrogramannya. Rangkaian pemrograman yang digunakan adalah rangkaian programmer tipe JDM yang dapat digunakan untuk semua tipe PIC. Rangkaian JDM terdiri atas 3 buah resistor senilai 4.7 KΩ, sebuah konektor DB9 female untuk dihubungkan dengan port serial komputer dan sebuah tegangan 5 Volt. Dari datasheet yang disediakan berikut fitur yang ada di dalam mikrokontroler tersebut. Fitur Mikrokontroler PIC16F877 salah satu produk dari Microchip: Kecepatan Clock hingga mencapai 20 Mhz Memori program berteknologi flash sebesar 8192 byte Memori RAM (Random Acces Memory) sebesar 368 byte Memori EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) sebesar 256 byte 5 Buah Port paralel (Port A s/d Port E) 3 Buah counter/timer 2 Buah modul hardware untuk operasi capture/compare/pwm Berkemampuan komunikasi serial dengan USART (Universal Synchronous & Asynchronous Receiver Transmitter), SPI (Serial Peripheral Interface), I2C (Inter Integrated Circuit) 8 Buah ADC 10 Bit
7 2 buah comparator analog Pin output kompatibel dengan seri PIC16C73B/74B/76/77 Low power, high speed CMOS FLASH/EEPROM technology Power-on Reset (POR) Gambar 2.5 Konfigurasi pin mikrokontroler PIC16F877 Selain PIC16F877 ada satu IC yang juga diaplikasikan dalam Rangkaian PLCMikro ini yaitu IC 4511. Integrated Circuit (IC) ini berfungsi untuk menjalankan 7 segment jenis common katoda. Seven segment merupakan LED yang disusun membentuk angka 8 seperti Gambar 2.2 di bawah. Disebut seven segment karena memiliki 7 bagian yaitu a-g. Kombinasi dari 7 bagian ini dapat membentuk angka 0-9. Namun dalam sebuah seven segment biasanya ditambahkan 1 LED lagi yang berfungsi sebagai tanda titik (.) sehingga dalam sebuah seven segment terdapat 8 LED.
8 Gambar 2.6 Rangkaian 7 segment dengan IC 4511 Untuk menghasilkan kinerja yang maksimal dan bagus harus ditunjang dengan power supply stabil dan bagus, oleh karenanya diperlukan IC LM7805 regulator Tegangan. Secara singkat fungsi IC regulator ialah untuk menstabilkan tegangan DC seperti diketahui bahwa di tegangan DC itu ada tegangan ripple. Tegangan ripple ini terjadi karena kurang bagusnya penyearah (dioda) yang dipakai. Maka dari itu digunakan IC regulator ini untuk mengecilkan tegangan ripple ini. Tegangan ripple ini harus dikecilkan atau bahkan dihilangkan karena ada beberapa komponen elektronika yang apabila arus negatif yang cukup besar dan terus menerus akan rusak, contohnya IC digital dan mikrokontrol. Bagian digital tidak mengenal yang namanya arus negatif. Jika ada tegangan ripple yang cukup besar masuk ke sebagai sumber IC ini maka ditakutkan akan rusak. Fungsi lain dari IC LM7805 ini adalah sebagai penurun tegangan. IC LM7805 keluaran tegangan output-nya ialah 5 Volt. 2.2 Perangkat Lunak (Software) 2.2.1 PICPgm development programmer PICPgm development programmer adalah software gratis dan sederhana untuk sistem pengembangan pemrograman yang dikhususkan untuk microchip PIC mikrokontroler. Perangkat lunak ini dapat diunduh gratis di alamat http://members.aon.at/electronics/pic/picpgm/download.html. Perangkat lunak tersedia dengan versi Graphical User Interface (GUI) dan antarmuka Command Line.
9 PICPgm berfungsi untuk mendeteksi, upload dan download program (file Hex) ke dalam PLCMikro. PICPgm mendukung banyak program berbeda yang dapat dihubungkan ke PC melalui port Centronics (port printer), serial port COM atau USB. Sampai sekarang banyak perangkat PIC yang berbeda juga didukung. PICPgm mendukung semua jenis programmer port serial serta pemrogram port paralel dan USB. Pin programmer dapat dikonfigurasi melalui antarmuka pengguna grafis. PLCMikro akan terdeteksi otomatis menggunakan software ini. Gambar 2.7 Antarmuka software PICPgm development programmer V1.0.1.3 2.2.2 LDmicro LDmicro adalah software IDE (Integrated Development Environment) untuk membuat kode program di mikrokontroler. IDE adalah lingkungan software terintegrasi yang merupakan gabungan dari software editor, assembler, compiler dan debugger. Tidak seperti editor program lainnya yang berbentuk text, LDmicro menggunakan ladder diagram. Software ini gratis bisa diunduh di alamat url: http://cq.cx.ladder.pl. Tampilan LDmicro sangat sederhana terdiri atas dua buah jendela. Jendela pertama dengan background warna hitam merupakan tempat untuk pembuatan program logika tangga, sedangkan jendela kedua dengan background berwarna putih merupakan tempat untuk melihat dan mengatur status variabel yang digunakan dan menentukan kaki mikrokontroler mana yang ditugaskan menjadi kaki input dan output.
10 Gambar 2.8 Antarmuka Software LDmicro 2.2.3 Software Terminal PLCMikro mampu berkomunikasi secara serial dengan komputer menggunakan UART (Universal Asynchronus Receiver Transmitter). Cara memonitor pengiriman dan penerimaan data tersebut pada layar komputer adalah dengan software terminal. Fungsi software ini hampir sama dengan software hiperterminal bawaan Windows, kelebihannya adalah fitur yang lebih lengkap. Gambar 2.9 Antarmuka Software Terminal