UNIVERSITAS BINA NUSANTARA Jurusan Sistem Komputer Skripsi Sarjana Komputer Semester Ganjil tahun 2006/2007 PENGAPLIKASIAN IC AT89S52 DALAM PERANCANGAN PLC Suyong Mursalim 0300459936 Abstrak Saat ini PLC sangat berguna untuk mempermudah dalam pengontrolan di industri. Tujuan pembuatan skripsi ini adalah untuk merancang alat PLC dengan menggunakan IC AT 89S52, yang mudah digunakan dan tidak memerlukan pneumatic untuk menggerakkannya sehingga bisa melakukan eksperimen di rumah. Metode yang digunakan dalam pembuatan skripsi ini adalah metode Analisis, metode Perancangan dan metode pengumpulan data. Metode analisis dilakukan dengan menganalisis informasi tentang PLC dengan berbagai cara. Metode perancangan dilakukan dengan perancangan perangkat keras dan lunak. Metode pengumpulan data dilakukan dengan mengumpulkan data melalui berbagai cara. Hasil yang diperoleh dalam skripsi PLC ini berupa alat PLC yang menggunakan IC AT89S52 sebagai sentral kontrol unitnya yang mempunyai modul masukan dan modul keluaran yang berbeda dengan lab praktikum yang ada pada Univ Binus, dimana tidak memerlukan pneumatic untuk menggerakkannya dan mudah digunakan sehingga bisa di coba di rumah sendiri. Dan dalam skripsi PLC untuk pengontrolan relai-relai secara teratur yang bisa mengendalikan lampu, motor dc dan buzzer secara otomatisasi dari input2 sensor yang ada, sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai. Jadi dapat disimpulkan Perancangan PLC ini bisa mengontrol alat alat sesuai dengan tujuan yang ingin dicapai dalam industri dan mudah digunakan karena alatnya praktis dan tidak menggunakan peneumatic sebagai penggeraknya Kata Kunci PLC, Pengontrolan secara otomatisasi, relai, praktis dan mudah digunakan. iv
PRAKATA Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan anugerah-nya yang telah membimbing dan menguatkan saya sehingga dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul PENGAPLIKASIAN IC AT89S52 DALAM PERANCANGAN PLC. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk melengkapi studi Strata-1 (S1) pada jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara, Jakarta. Selama penulisan skripsi, banyak bantuan dan dukungan moral yang telah penulis terima dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini kami ingin menyampaikan terima kasih kepada : 1. Alamarhum Ibu Dr. Th. Widia Soerjaningsih, selaku Rektor Universitas Bina Nusantara sampai tahun 2005. yang sebelumnya telah sangat membantu serta sebagai inspirasi dan semangat dalam menyelesaikan skrispsi. 2. Bapak Wiedjaja, S. Kom, selaku Ketua Jurusan Sistem Komputer yang telah memberikan kepercayaan dan kesempatan kepada penulis. 3. Bapak Robby, S. Kom., MT selaku Sekretaris Jurusan Sistem Komputer yang telah memberikan kepercayaan dan kesempatan kepada penulis. 4. Bapak DR Suryadi Putra Liawatimena, selaku dosen aplikasi Mikro yang sangat membantu dalam penyelesaian skripsi ini. 5. Almarhum mama tercinta yang sebelumnya telah memberi dorongan moril dan semangat selama penyusunan skripsi ini. 6. Para Dosen Universitas Bina Nusantara yang telah mengajar saya sejak saya mulai menimba ilmu di kampus ini. v
7. Bapak Jusuf Bintoro, Drs, M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan saran dalam penyusunan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik serta saran yang membangun dari pembaca sangat dibutuhkan agar dapat membuat skripsi ini lebih baik. Akhir kata, penulis merasa sangat bersyukur apabila skripsi ini dapat berguna bagi kepentingan orang banyak. Semoga hasil karya ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan memberikan sumbangsih kepada almamater dalam membangun manusia Indonesia seutuhnya. Terima Kasih. Jakarta, 7 April 2007 Penulis vi
DAFTAR ISI Halaman Judul Luar Halaman Judul Dalam Halaman Persetujuan HardCover Abstrak Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran i ii iii iv v vii xii xiv xviii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Ruang Lingkup 3 1.3 Tujuan dan Manfaat 4 1.4 Metodologi 4 1.4.1 Metode Analisis 4 1.4.2 Metode Perancangan 5 1.4.3 Metode pengumpulan data 5 1.5 Sistematika Penulisan 6 vii
BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Sejarah Teknologi PLC 7 2.2 Latar Belakang Pemakaian PLC 7 2.2.1 Kelebihan dan kekurangan PLC 8 2.2.2 Pengertian PLC 11 2.2.3 Teori Dasar PLC 12 2.3 Perbedaan PLC dengan computer 13 2.4 Sistem PLC 14 2.4.1 Cara kerja sistem PLC 17 2.4.2 Penyusunan sistem PLC 19 2.4.2.1 Mikrokontroler 19 2.4.2.2 Memori 21 2.4.2.3 Programmer atau monitor 24 2.4.2.4 I/O MODULES (INTERFACES) 25 2.4.2.4.1 Modul Input 25 2.4.2.4.2 Modul output 27 2.4.2.5 Besaran Tegangan I/O 28 2.4.2.6 Jenis-jenis I/O 28 2.5 Logic Function Chart 32 2.6 IC AT8952 Dan PIN Konfigurasi 33 2.6.1 Fitur-fitur dari IC AT89S52 35 viii
2.6.2 FUNGSI DAN PENJELASAN - PENJELASAN SETIAP KAKI PIN DAN DESKRIPSI IC AT 89S52 38 2.6.3 Konfigurasi PIN ISP IC AT89S52 57 2.7 RS 232 dan PIN Konfigurasi 60 2.8 IC ULN 2803 dan PIN Konfigurasi 68 2.9 Optoisolator 4N25 dan PIN Konfigurasi 69 2.10 Teori, Arti dan Pengertian Optocoupler 70 2.11 Relay 78 2.11.1 Teori Relay 78 2.11.2 Teori Histeresis Dalam Sebuah Relay 85 2.12 Program LadderWork 86 2.12.1 Sejarah LadderWork 86 2.12.2 Teori Singkat dan Penjelasan Program LadderWork 86 2.12.3 Pengertian dan hubungan-hubungan dalam Program LadderWork 88 BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 Rancangan perangkat keras PLC 106 3.1.1. Cara kerja dari PLC dengan menggunakan IC AT89S52 107 3.1.2. Modul masukan dan keluaran PLC 108 3.1.2.1 Modul Input 109 ix
3.1.2.2 Modul Output 110 3.1.3. ISP (In System programming) 111 3.1.4. langkah-langkah menjalankan PLC 113 3.1.5. IC AT 89S52 116 3.1.6. Optoisolator 119 3.1.7. IC Motor ULN 2803 120 3.1.8 Relai 121 3.2 Rancangan perangkat lunak 122 3.2.1 Fungsi fungsi logika 122 3.2.2 Aljabar Boolean 125 3.2.3 Perancangan Ladder Diagram Dengan Program Ladder Work 127 3.3 Analisis program 140 3.4 Rancang Bangun 148 BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI 4.1 Spesifikasi Sistem 150 4.1.1 Perangkat Keras 150 4.1.1.1 Spesifikasi Perancangan PLC 8 bit input dan output 150 4.1.1.2 Spesifikasi Sistem PLC Secara Keseluruhan 150 4.1.2 Perangkat Lunak 151 4.2 Prosedure Pengoperasian Sistem 151 x
4.3 Daftar komponen yang digunakan 153 4.4 Pengukuran dan Evaluasi kinerja PLC 154 4.5 Kelemahan dan kelebihan dari PLC yang dibuat pada skripsi 161 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 162 5.2 Saran 164 DAFTAR PUSTAKA 165 RIWAYAT HIDUP 166 LAMPIRAN-LAMPIRAN L1 L108 xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 PIN Port 1 39 Tabel 2.2 PIN Port 3 40 Tabel 2.3 T2CON-Timer / Counter 2 Control Register 44 Tabel 2.4 AUXR: Auxiliary Register 45 Tabel 2.5 AUX R1 : Auxiliary Register 1 45 Tabel 2.6 Interrupt Enable (IE) register 53 Tabel 2.7 Mode Power Down 56 Tabel 2.8 karakteristik tegangan DC 59 Tabel 2.9 DB9 Cable Connections Commonly Used for EIA/TIAE-232E and V.24 Asynchronous Interfaces 61 Tabel 2.10 PIN DESCRIPTIONS RS 232 62 Tabel 3.1 Spesifikasi I/O 109 Tabel 3.2 Deskripsi pin out DB 25 115 Tabel 3.3 ladder diagram 2 129 Tabel 3.4 ladder diagram 3 130 Tabel 3.5 ladder diagram 4 131 Tabel 3.6 ladder diagram 5 132 Tabel 3.7.1 Penyederhana Peta K 1 133 Tabel 3.7.2 Penyederhana Peta K 2 134 Tabel 3.7.3 Penyederhana Peta K 3 134 xii
Tabel 4.1 Tegangan tegangan pada percobaan ladder diagram 2 156 Tabel 4.2 Tegangan tegangan pada percobaan ladder diagram 3 157 Tabel 4.3 Tegangan tegangan pada percobaan ladder diagram 4 158 Tabel 4.4 Tegangan tegangan pada percobaan ladder diagram 5 159 xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Data processing dan process control computer 13 Gambar 2.2 Diagram keseluruhan system PLC 14 Gambar 2.3 Blok Diagram CCU 16 Gambar 2.4 Sistem kerja diagram blok PLC 17 Gambar 2.5 Susunan Sistem PLC 19 Gambar 2.6 PLC Input Module layout 26 Gambar 2.7. PLC Output Module layout 27 Gambar 2.8. Saklar 29 Gambar 2.9. Diagram Konfigurasi PIN AT89S52 33 Gambar 2.10. Diagram blok AT89S52 34 Gambar 2.11. Timer capture mode 51 Gambar 2.12. Interrupt 52 Gambar 2.13 Hubungan-hubungan Osilator 54 Gambar 2.14 Konfigurasi eksternal clock drive 55 Gambar 2.15 Penyinaran memori dengan mode serial ISP 58 Gambar 2.16 Data mode serial ISP dalam bentuk gelombang 58 Gambar 2.17 Konfigurasi PIN RS 232 60 Gambar 2.18 Diagram fungsional 60 Gambar 2.19 gambar fisik RS 232 DB 9 61 Gambar 2.20 Receiver output enable and disable timing 63 xiv
Gambar 2.21 Dual Charge Pump 64 Gambar 2.22 Transmitter and Slew rate definition 65 Gambar 2.23 Receiver dan Propagation delay definition 66 Gambar 2.24 PIN and Schematic Circuit ULN 2803 68 Gambar 2.25 Optoisolator IC 4N25 dan PIN Konfigurasi 69 Gambar 2.26 Skematik dan Rangkaian Uji Opto coupler IC 4N25 69 Gambar 2.27 Konstruksi Fisik Optocoupler 71 Gambar 2.28 Diagram Skema Optoisolator 71 Gambar 2.29 Konfigurasi Diagram Blok Optocoupler 75 Gambar 2.30 Karekteristik Dioda LED 76 Gambar 2.31. Rangkaian Sederhana dengan Menggunakan Opto 4N25 77 Gambar.2.32. Solid State Relay 79 Gambar 2.33. Jenis jenis Pole dan Throw dalam sebuah Relay 80 Gambar 2.34. Sebuah dioda pelindung pada sebuah relay. 82 Gambar.2.35. Sirkuit simbol dalam hubungan hubungan Relay 83 Gambar 2.36. IDE LadderWork 90 Gambar.2.37. IDE LadderWork dengan keadaan awal 91 Gambar 2.38. gambar Ladder Work dalam keadaan sedang beroperasi 92 Gambar 2.39. IDE ToolBar LadderWork 93 Gambar 3.40. Menu File 94 Gambar 3.41. Menu Edit 95 Gambar 3.42. Menu BUILD 97 Gambar 3.43. Status Compile dengan tanpa kesalahan 97 xv
Gambar 3.44. Status Compile dengan kesalahan 97 Gambar 2.45. Menu Upload 98 Gambar 2.46. Menu View 99 Gambar 2.47. Pilihan-pilihan dari sub menu Toolbar 99 Gambar 2.48. Menu Zoom 101 Gambar 2.49. Menu Options 102 Gambar 2.50. Sub Menu Compiler 102 Gambar 2.51 Tempat penyimpanan komponen-komponen 105 Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem 106 Gambar 3.2 Diagram schematic PLC 107 Gambar 3.3 saklar 109 Gambar 3.4 Pemrograman mode serial ISP 112 Gambar 3.5 fisik pin mode DB 25 114 Gambar 3.6 IC AT 89S52 116 Gambar 3.7. hubungan-hubungan Osilator 117 Gambar 3.8. konfigurasi eksternal clock drive 118 Gambar 3.9 Optocoupler 119 Gambar 3.10 IC Motor ULN 2803 120 Gambar 3.11 Relai 121 Gambar 3.12. Ladder Diagram ( LDR ) 122 Gambar 3.13. Ladder diagram 1 dan Fungtion chartnya 127 Gambar 3.14. Ladder diagram 2 128 Gambar 3.15. Ladder diagram 3 (XOR) dan Fungtion chartnya 129 xvi
Gambar 3.16. Ladder diagram 4 dan fungtion chartnya 130 Gambar 3.17. Representasi diagram ladder PLC dari tabel kebenaran 132 Gambar 3.18 Ladder diagram PLC dengan menggunakan Timer 136 Gambar 3.19. Ladder diagram PLC dengan menggunakan counter. 139 Gambar 3.20. Ladder Diagram ( LDR ) 140 Gambar 3.21. Hubungan-hubungan komputer dengan Alat PLC dan plant. 148 Gambar 3.22. Sketsa lat PLC 149 Gambar 4.1. Ladder diagram 1 155 Gambar 4.2. Ladder diagram 2 (XOR) 156 Gambar 4.3. Ladder diagram 3 (XOR) dan Fungtion chartnya 157 Gambar 4.4 Representasi diagram ladder 4 PLC dari tabel kebenaran 158 xvii
DAFTAR LAMPIRAN Source Code Program L - 1 Gambar rangkaian perangkat keras dan fisik PLC beserta perangkat Lunak L - 8 Sensor input L - 61 Data sheet komponen di alat PLC L - 71 xviii