< Previous 129 KOMPETENSI INTI (KI-3) KOMPETENSI INTI (KI-4) Kompetensi Dasar (KD): 4.Memahami konsep sistem komunkasi data dan protokolnya di industri otomasi. Kompetensi Dasar (KD): 4.Menjelaskan konsep sistem komunkasi data dan protokolnya di industri otomasi. Indikator: 1.7.Memahami penerapan dan aplikasi protokol ASCII, MOD bus pada komunikasi data.di industri otomasi Indikator: 1.8.Menjelaskan proses terjadi komunikasi dan aplikasi protokol ASCII, MOD bus pada komunikasi data di industri otomasi. 1.8.Memahami sistem protokol ASCII dan MOD BUS dan penerapannya di industri otomasi. 1.9.Memahami prinsip komunikasi data melalui Modem, RS-232 dan RS-485 1.9.Menjelaskan sistem layer model OSI, dan sistem pengkodean data dalam jalur komunikasi. 1.10.Menjelaskan dan praktek prinsip komu-nikasi data melalui Modem, RS-232 dan RS-485 KATA KUNCI PENTING xKomunikasi data, Industri xModem, RS-232 dan RS-485 xProtokol ASCII, MOD bus x DESKRIPSI MATERI PEMBELAJARAN Sistem komunikasi data di industri merupakan fasilitas yang harus ada keberadaannya, karena dalam otomasi mesin-mesin industri mutlak memerlukan sistem jaringan komputer.Akses data terjadi setiap saat dan dilakukan dengan tanpa mengenal jarak, tempat dan waktu. Komunikasi antar mikrokontroler atau prosesor dilakukan untuk memfasilitasi sistem monitoring mesin-mesin, sistem kontrol terhadap mesin-mesin serta mengoperasional mesin-mesin tersebut agar dapat bekerja secara otomatis, saling berkomunikasi dan saling bertransaksi data. Dalam mewujutkan komunikasi data tersebut diperlukan sistem jaringan komputer diperlukan fasilitas-fasilitas pendukung, mulai dari perangkat keras berupa komputer, prosesor, interface penguhung berupa modem, RS-232, RS-485, penerapan protokol sebagai pendukung komunikasi data antar devais. . 130 BAB IV. KOMUNIKASI DATA DI INDUSTRI 4.1 APLIKASI KOMUNIKASI DATA DI INDUSTRI Dalam beberapa hal, perbedaan antara aplikasi komunikasi data di industri dengan komersial (atau proses data) seringkali semu. Namun demikian terdapat sedikit perbedaan fitur pada aplikasi di industri, dimana fiturini sangat mendukung dan berguna bagi seorang penanggung jawab sistem komunikasi data di sebuah pabrik. Adapun fitur yang diharapkan di industri diantaranya: x Kemudahan Sistem Perbaikan Gangguan/Troubleshooting : Karena tingkat pemahaman sistem komunikasi industri pada sebuah pabrik secara umum rendah, maka masuk akal untuk memilih protokol sederhana seperti protokol ASCII. x Integrasi tingkat tinggi dari transfer Data: Dalam lingkungan industri dimana seringkali terdapat gangguan listrik dan tidak memperbolehkan adanya Kesalahan transfer data (misalnya karena hubungan komunikasi mengontrol peralatan kritis), sebuah protokol harus dipilih dengan pengecekan Kesalahan tingkat tinggi seperti Uji Pengulangan Kekosongan Kerja/Cyclic Redundancy Checks. x Standarisasi Protokol: Mungkin terdapat keharusan untuk berhubungan dengan penghasil PLC lain atau sistem industri. Dalam kasus ini, protokol industri yang umumnya laik diterima adalah seperti Modbus x Parameter terkini berkecepatan tinggi: Mungkin terdapat kebutuhan untuk meng-update sebuah setpoint dari serangkaian unit kontrol secara virtual dan simultan. Berikut adalaah sebuah protokol FieldBus baru yang mungkin layak untuk memastikan bahwa tidak terdapat jeda/penundaan antara mentransfer setpoint pada alat rancangan pertama dan terakhir pada arus bebas hambatan dari data Terdapat beberapa protokol industri yang digunakan, diantaranya CAN bus, PROFI bus, PROFI net, Modbus dlsb. Pada bagian ini kita membahas dua protokol umum: 131 a. Aplikasi Protokol tipe ASCII b. Aplikasi Protokol standar Modbus. Bagian ini akan memfokuskan pada aspek perangkat lunak/software dari protokol (sebagai lawan dari aspek fisik yang telah dibahas pada modus sebelumnya). a. Aplikasi Protokol tipe ASCII Aplikasi protokol tipe ASCII populer karena kesederhanaanya. Kelemahan utamanya adalah karena kecepatanya lambat dan menjadi beban bagi sistem yang lebih besar yang mempunyai kebutuhan untuk simpul jamak pada sebuah jaringan yang perlu berkomunikasi satu dengan lainya (tidak hanya sesederhana seperti sebuah tuan dengan pengaturan beberapa pekerja). Dengan demikian, protokol ASCII secara normal hanya digunakan untuk sistem kecepatan rendah denganmodelmaster’(tuan) memerintah/mengendalikan sejumlah terbatas pekerja/slaves. Protokol ASCII lebih merupakan respon atau tanya/jawab dari sebuah sistem komunikasi, yaitu komunikasi antara PC sebagai host dan sebuah devais sebagai klien yang menggunakan karakter ASCII untuk mengirimkan perintah dan diterima oleh devais untuk direspon dengan mengirimkan balik sebuah informasi atau status dari devais. Acuan protokol ASCII pertama kali diperkenalkan oleh Analog Devices pada tahun 1980-an yaitu jalur komunikasi yang digunakan menggunakan Half Duplex RS-485, sejak itu banyak industri menggunakan Protokol berdasarkan ASCII dan menjadi populer untuk akses berbagai instrumen Setiap perintah yang dikirimkan merupakan sederetan karakter ASCII diawali dengan dengan karakter penanda awal dan diakhiri dengan karakter CR (carriage return), dengan memberikan karakter (huruf kapital) berasal dari papan ketik (keyboard) secara langsung sudah dapat diterima dan diakhiri dengan karakter (CR) dalam kode ASCII dinyatakan dengan kode CHR(13). Sedangkan frame protokol ASCII tersusun sebagai berikut: 132 % AD 00 Data CS CR Awal Alamat Perintah Data Penguji Akhir Awal, merupakan karakter penanda awal perintah dapat digunakan karakter @, %, $, # atau yang sejenisnya. Alamat, merupakan alamat semua devais yang tersambung dengan sistem jaringan RS-485 sehingga master akan dapat dengan mudah menunjuk devais mana yang akan diakses. Alamat harus disertakan pada setiap perintah yang dikirimkan dan umumnya dinyatakan dalam hexadesimal (00 sampai 255), dalam frame di atas dinyatakan dengan notasi AD yang artinya alamat devais. Perintah, merupakan kode perintah yang dikirimkan oleh master ke devais yang dituju, beberapa industri memberikan daftar perintah yang disertakan untuk operasional produknya (devais). Data, merupakan data yang akan dikirimkan untuk menyertai perintah yang dikirimkan. Penguji, sering disebut dengan istilah CS (check sum), karakter ini difungsikan sebagai penguji kebenaran data yang diterima devais atau sebagai penguji ada dan tidaknya error pada data yang diterima. Sebagai contoh master meminta kepada devais alamat 04 untuk memberikan datanya, maka proses akan terjadi sebagai berikut: Master %04I master meminta data pada devais 04 dari port inputnya. Slave !04Data slave kirim respon yang memberikan data hasil pembacaan dan disertai alamt devais pengirim. Meskipun protokol berdasarkan ASCII tampak sebagai yang paling sederhana; menurut pengalaman penulis, mereka juga terbukti mempunyai masalah dalam penerapanya karena kurangnya definisi yang tegas/jelas dari manufaktur tertentu. Dua penerapan protokol berdasarkan ASCII diberikan berikut ini. Yang pertama adalah untuk penerapan pada pengirim cerdas/smart transmitter sementara 133 yang lainya untuk sebuah variabel speed drive. Pengirim cerdas umumnya merupakan struktur protokol sederhana, sementara ANSI-X3.28-2.1-A4 merupakan pendekatan yang sedikit lebih kompleks. ¾ Aplikasi Protokol tipe ASCII untuk pengirim Digital Beragam jumlah pengirim digital belakangan ini banyak muncul dipasaran yang memungkinkan diterimanya beragam sensor dan proses masukan serta mengkomunikasikan kembali data ke serial port dari sebuah komputer atau pengolah lain berdasarkan unit dari format digital. Data juga dikirimkan dari komputer ke pengirim sinyal untuk tujuan pengendalian (melalui sebuah digital atau keluaran analog dari unit conditioner). EIA-232 atau EIA-485 standar digunakan untuk komunikasi antar pengirim sinyal dengan komputer. Setiap pengirim digital merupakan sebuah sistem interface saluran tunggal lengkap dengan analog sinyal conditioning electronics yang dioptimalkan untuk sebuah tipe masukan spesifik. Sinyal masukan analog dibuat menjadi digital oleh sebuah perubah analog ke digital (A/D) sementara sinyal keluaran analog dirubah dari bentuk digital oleh sebuah perubah digital ke analog. Semua data disimpan dalam bentuk ASCII di lokasi cadangan di mana isinya dapat di-update sekitar 8 kali per detik. Penyelenggara/host computer (komputer penyelenggara/host) mungkin memindahkan atau meminta data dari atau ke pengirim dengan mengirimkan perintah ASCII sederhana. Terdapat berbagai variasi yang tersedia pada pengirim standar seperti masukan frekuensi tinggi, masukan-keluaran digital, thermocouple dan masukan-keluaran analog RTD (resistance/hambatan, temperature/suhu, dependant/ tanggungan). 134 ¾ Jaringan Komunikasi EIA EIA-232 standar digunakan sebagai sistem komunikasi poin ke poin namun pengirim ini dapat diatur dengan beragam unit terpasang/bergantung pada komunikasi port EIA 232 yang sama. Namun demikian, karena EIA-232 standar tidak memungkinkan sistem banyak simpul, maka unit-unit ini terangkai sebagaimana diindikasikan dalan gambar 4.1 berikut ini. Pada jaringan ini setiap karakter yang dipindahkan oleh komputer penyelenggara/host akan diterima oleh setiap pengirim dalam suatu rantai dan dioper ke pengirim berikut sampai sebuah pengirim mengenali alamatnya dan memindahkan respon yang merambat balik melalui pengirim lain dalam rantai. Gambar 4.1. Komunikasi EIA-232 untuk Pengirim Cerdas. Gambar 4.2 menunjukan EIA-485 standar yang digunakan pada model separuh rangkap untuk sistem multi dropped. Jika dibutuhkan lebih dari 32 modul untuk dipasang pada EIA-485 port yang sama, maka sebuah modul pengulang EIA-485 dibutuhkan untuk meningkatkan sinyal dan suplai tenaga bagi modul tambahan 135 Gambar 4.2. Komunikasi EIA-485 untuk Pengirim Cerdas. Modul Pengirim berisi sebuah EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memoiy) untuk menyimpan informasi yang telah diatur dan memastikan terjadinya kalibrasi konstan. Karena parameter komunikasi (seperti tingkat baud) seringkali dilupakan oleh pemakai, modul ini dapat diatur pada mode tetap/ default mode di mana akan mampu mengatur ulang/reset sampai 300 baud, no parity, serta mampu mengenali setiap alamat. ¾ Perintah bentuk pendek dan pesan respon Sebuah perintah sederhana respon berdasarkan protokol ASCII digunakan untuk komunikasi antara komputer penyelenggara/host dan modul pengirim. Komputer penyelenggara/host selalu menghasilkan keurutan perintah. Komunikasi dilakukan dengan 2 karakter perintah sandi ASCII. Semua data analog harus merupakan rantai 9 karakter sandi, 5 digit, poin desimal dan dua digit tambahan. Sebuah perintah/respon ditunjukkan pada gambar berikut: Perintah dari Penyelenggara/host $ 1 R D [CR] Respon dari modul pengirim * + 0 0 2 7 5 . 0 0 [CR] 136 Perintah ini membaca dari pengirim pada alamat 1 dan menerima sebuah nilai 275.0 di pesan respon. Panjang maksimal dari perintah dan pesan respon adalah duapuluh karakter cetak (misalnya karakter kontrol non ASCII). ¾ Perintah bentuk pendek dan pesan respon Sebuah variasi pada perintah bentuk pendek dan pesan respon adalah bentuk panjang yang digunakan untuk memastikan kesatuan pesan respon yang lebih besar dan pengulangan pesan perintah dan merekatkan sebuah blok checksum di akhir pesan. Perintah bentuk panjang diawali dengan menggunakan sebuah # pada tempat $ menandai dimulainya sebuah pesan perintah. Catatlah bahwa dua karakter checksum dapat pula ditambahkan pada semua pesan perintah untuk kewaspadaah komputer penyelenggara/host/penyelenggara.Sebuah checksum adalah merupakan jumlah dari nilai heksadesimal dari seluruh karakter ASCII pada pesan, untuk perintah dari penyelenggara/host berikut: $ 1 R D E16 A16 [CR] Respon dari modul pengirim adalah * 1 R D + 0 0 0 7 2 . 1 0 A16 416 [CR] Penghitungan checksum untuk respon dilakukan sebagai berikut: Karakter ASCII Nilai Hex Nilai Biner * 2A 0101010 1 31 0110001 R 52 1010010 D 44 1000100 + 2B 0101011 0 30 0110000 137 0 30 0110000 0 30 0110000 7 37 0110110 2 32 0110001 . 2E 0101110 1 31 0110001 0 30 0110000 SUM 2A4 Hilangkan 2 dan tambahkan A4 diakhir pesan. Catat bahwa A dan 4 yang merupakan karakter heksadesimal yang harus dirubah ke dalam bentuk ekuivalen ASCII mereka. ¾ Kesalahan (Error) Jika modul pengirim mengindikasikan bahwa mereka telah menerima sebuah pesan dengan terdapat Kesalahan didalamnya, maka akan direspon dengan karakter “?“. Atau mungkin tidak akan muncul respon apapun jika kita telah menggunakan alamat atau perintah tepat waktu yang tidak benar. Respon Kesalahan umum adalah sebagaimana digambarkan berikut ini. ? 1 [SP] B A D [SP] C H E C K S U M [CR] ? 1 [SP] S Y N T A X [SP] E R R O R [CR] Catatan: [SP] adalah sebuah karakter jeda ASCII.. b. Aplikasi Protokol Modbus ¾ Gambaran Umum 138 Protokol transmisi Modbus dikembangkan oleh Gould Modicon (sekarang AEG) untuk sistem proses kontrol. Berbeda dengan berbagai buses lain yang telah didiskusikan, tidak ditentukan suatu interface apapun. Sehingga pemakai dapat memilih antara EIA-232, EIA-422, EIA-485 atau 20 mA arus lintasan, yang disesuaikan dengan tingkat transmisi yang ditentukan dari protokol. Meskipun Modbus relatif lebih lambat dibandingkan denganbuses lainya, ia memiliki kelebihan pada kemampuan penerimaan yang luas terhadap instrumen manufaktur dan pemakai. Sekitar 20-30 manufaktur menghasilkan peralatan dengan protokol Modbus dan berbagai sistemnya digunakan dalam operasi industri. Dengan kondisi ini ia dikenal secara “de facto” sebagai standar industri dengan kapabilitas terpercaya. Sebuah survei baru-baru ini pada majalah kerekayasaan Amerika yang terkenal menunjukkan bahwa terdapat lebih dari 40% aplikasi komunikasi industri menggunakan protokol Modbus sebagai interface/interfacing. Selain protokol Modbus standar, terdapat dua struktur protokol Modbus lain yaitu Modbus Plus dan Modbus II. Yang paling populer adalah Modbus Plus. Ia bukanlah standar terbuka sebagaimana Modbus klasik lain. Modbus II tidak banyak digunakan karena dibutuhkan tambahan jalur kabel dan kesulitan-kesulitan lainya. Modbus diakses dengan prinsip tuan/pekerja (master/slaves), protokol menyediakan sebuah tuan dan mencapai 247 pekerja. Hanya ‘tuan’ yang mengawali sebuah transaksi. Transaksi dapat berupa sebuah tipe permintaan/respon di mana hanya ditujikan pada sebuah pekerja tunggal, atau sebuah tipe penyiaran/tanpa respon jka ia ditujikan pada seluruh pekerja. Sebuah transaksi berisi permintaan tunggal dan kerangka respon tunggal atau kerangka penyiaran tunggal. Beberapa karakter tertentu protokol Modbus sudah tetap, seperti kerangka format, kerangka keurutan, penanganan Kesalahan komunikasi dan kondisi-kondisi pengecualian dan fungsi-fungsi yang ditampilkan. Karakteristik lain dapat dipilih, yaitu media transmisi, karakteristik transmisi dan mode transmisi, Next >