 1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar
Belakang
Memasuki era
globalisasi kebutuhan akan
otomasi
semakin
meningkat,
manusia-manusia menginginkan segala
sesuatunya semakin
mutakhir
dan
semakin
mudah
untuk
digunakan.
Untuk
itulah
khususnya
didalam
bidang
industri,
pada
awal
tahun
1968
Dick
Morley
memperkenalkan konsep
Programmable
Logic
Controller (PLC). PLC digunakan untuk menggantikan fungsi rangkaian relay-relay
sekuensial yang
digunakan pada
kontrol
mesin
industri.
(Pollard,
PLC bekerja dengan cara
melihat
input dan tergantung pada kondisi
input
akan
membuat output
ON
atau
OFF.
Pemakai
PLC
akan
memasukan
program
melalui perangkat lunak dan mendapatkan hasil yang diinginkan. Bagian utama dari
PLC adalah Central Control
Unit (CCU), memory, dan rangkaian untuk
menerima
data input dan output. PLC dapat dianggap sebagai kotak yang penuh berisi ratusan
atau ribuan relay, counter, timer, dan
lokasi penyimpanan data tetapi mereka tidak
berbentuk
fisik
melainkan
dibuat
menggunakan perangkat
lunak
untuk
mensimulasikannya. PLC
banyak
digunakan
pada
industri
manufaktur
seperti
pengepakan, peralatan otomatis, dan penanganan material. (http://www.plc.net)
Alasan penggunaan FPGA dalam penelitian
ini karena teknologi FPGA
itu
sendiri
dapat
terbilang
masih baru,
kelebihan
yang dimiliki FPGA
sebagai
|
 2
Programmable Logic
Device
(PLD)
dapat
digunakan
sebagai
pendekatan
dalam
merancang suatu Application Specific Integrated Circuit (ASIC). Fasilitas-fasilitas
yang
disediakan
FPGA
produksi
Xilinx
®
untuk
mendukung
penelitian
ini
antara
lain
mulai dari
serial
port
yang
dapat
langsung
digunakan untuk
berkomunikasi
dengan
komputer
untuk
melakukan
pemrograman terhadap
CCU
PLC
yang
dirancang, switch yang bisa digunakan sebagai input dan LED yang bisa digunakan
sebagai output untuk men-demonstrasikan-nya. (http://www.xilinx.com)
FPGA keluaran Xilinx
®
itu sendiri memiliki dua jenis mulai dari seri Virtex
yaitu
Virtex™
-4,
Virtex-II Pro,
Virtex-II dan
Virtex/E/EM. Dari
seri
Virtex
ini
Virtex-4 merupakan yang paling terakhir diluncurkan. Kemudian seri Spartan yaitu
Spartan™
-3E, Spartan™-3, Spartan™
-3L, Spartan-IIE, Spartan-II, dan Spartan/XL. (
masing
FPGA
dari
kedua
seri
tersebut
mempunyai keunggulan masing-masing
misalnya
untuk
seri
virtex
keunggulannya
memiliki
jumlah I/O
port
yang cukup
banyak
dan
waktu
yang
dibutuhkan
untuk
pemrograman jauh
lebih
cepat (
Untuk
penelitian
ini
dipilih
menggunakan FPGA
dari seri
Spartan,
yaitu
Xilinx
®
Spartan™
-3 XC3S200
karena
merupakan
FPGA
dengan
harga
dan
kemampuan
yang paling efisien dibandingkan yang
lain, selain
itu juga memberikan
fitur yang
cukup lengkap
yaitu: Embedded multiplier, On-chip digital clock
manager, 18KB
BlockRAM, bank
I/O
port
yang
bisa
digunakan
sesuai
keinginan
perancang (
Perkembangan penggunaan FPGA antara lain
|
 3
Pada mobil balap
BMW
®
WilliamsF1 untuk
VCM (Vehicle Control and
Monitoring) digunakan
Xilinx
®
Virtex-E
XCV600-E
FPGA
dan
Texas
Instruments™ DSP. VCM digunakan untuk mengatur seluruh aspek yang
terdapat
pada
chasis
mobil
Formula1,
tidak
termasuk
mesinnya.
Pada Logic Systems Laboratory of the Swiss Federal Institute of Technology in
Lausanne (EPFL) digunakan 5,700 Xilinx
®
Spartan™
FPGA untuk membangun
bio-inspired computing machines yang mengeksploitasi tiga buah model biologi
esensial
yakni:
Phylogenesis,
Ontogenesis,
dan
Epigenesis.
Untuk Mars Exploration
Rovers (MER) milik NASA digunakan dua buah
Xilinx
®
Virtex™ XQVR1000s
yang
berfungsi
sebagai
otak
utama
untuk
mengontrol motor
dari
MER,
selain
itu
juga digunakan empat
buah Xilinx
®
Virtex
®
XQR4062XL
untuk
menangani prosedur
pendaratan MER
di
planet
Mars.
1.2
Ruang
Lingkup
Lingkup penelitian yang dilakukan meliputi antara lain :
Pengiriman data menggunakan serial port, operasi yang dilakukan FPGA sebagai
Central
Control
Unit
(CCU)
dari
PLC
dan
penggunaan Visual
Basic
untuk
memprogram CCU.
|
 4
Operasi
yang bisa
dilakukan
oleh
PLC
yang
dirancang
masih sebatas
operasi
gerbang logika dasar , counter dan timer.
Pembuatan modul untuk menerima input dan mengeluarkan output di luar board
FPGA tidak termasuk dalam penelitian.
1.3
Tinjauan
Pustaka
Meninjau
dari
penelitian-penelitan yang
telah
dilakukan
sebelumnya,
penelitian yang dilakukan merupakan pengembangan dari penelitian-penelitian
yang
telah
ada.
Data-data
dan
informasi-informasi terkait
dalam
melakukan
penelitian
ini
diperoleh
dari
penelitian-penelitian
yang
pernah
dilakukan tersebut
baik di
lingkungan Universitas Bina Nusantara ataupun dengan melakukan survey
literatur melalui fasilitas internet. Selain itu untuk pengetahuan teoritis dan aplikatif
akan
dipergunakan buku-buku
teks
yang
terkait
dengan
lingkup
penelitian
yang
dilakukan.
1.4
Tujuan dan
Manfaat
Tujuan penelitian ini adalah merancang dan membuat CCU PLC sederhana,
kemudian rancangan tersebut akan diimplementasikan
menggunakan FPGA. Selain
itu ditujukan untuk membuat sebuah simulator PLC.
Manfaat penelitian
ini
adalah
untuk
meningkatkan pemahaman FPGA
dan
juga
untuk
meningkatkan
penggunaan
FPGA
dalam otomasi
industri.
Manfaat
|
 5
lainnya adalah hasil perancangan CCU PLC menggunakan FPGA dapat digunakan
sebagai modul pelatihan PLC.
1.5
Metodologi Penelitian
Metode yang dilakukan mencakup dua tahapan umum, yakni:
Metode Analisis
Analisis
dilakukan
dengan
melakukan
perbandingan-perbandingan
antar
komponen-komponen PLC yang ada dipasaran melalui internet. Setelah itu dibuat
inferensi
mengenai
PLC
yang
akan
di
implementasikan dengan
menggunakan
FPGA, dimana perbandingan spesifikasi PLC yang akan dirancang dengan FPGA
ini kemampuannya masih dibawah dari kemampuan PLC yang ada di pasaran.
Metode Perancangan
Perancangan sistem secara umum terbagi menjadi dua, yaitu perancangan
perangkat
keras
untuk
CCU
PLC
dan
perancangan perangkat
lunak
untuk
Programmer PLC.
Sumber-sumber
lain
untuk
penerapan
metodologi
diperoleh
dari
internet,
buku, dosen, dan teman-teman.
1.6
Sistematika Penulisan
Skripsi ini disusun dalam lima bab sebagai berikut :
|
|
6
•
Bab satu Pendahuluan, berisi latar belakang pemilihan judul yaitu dengan
membandingkan beberapa
teori
serta
belum
adanya
penelitian
sejenis
yang
pernah dilakukan. Pada bab ini akan dijabarkan pula ruang lingkup dan batasan-
batasan
yang
akan
dibahas. Bab
ini
berisi
juga
tujuan
dan
manfaat yang
diharapkan serta metodologi untuk mencapai tujuan.
•
Bab dua
Landasan
Teori,
berisi
pemahaman atau
metode
yang
nantinya akan
digunakan
sebagai
bahan
analisa,
perancangan dan
pengambilan
kesimpulan.
Beberapa pemahaman yang akan disajikan dibagi
menjadi beberapa
kelompok
besar, yaitu pembahasan mengenai PLC, FPGA dan serial port.
•
Bab
tiga Perancangan Sistem, berisi analisa
yang dilakukan berdasarkan
landasan
teori
dan
kemudian
dipilih
beberapa
teori
yang
dilakukan dalam
perancangan baik hardware maupun software.
•
Bab empat Implementasi dan Evaluasi, dimana hasil rancangan CCU PLC pada
bab
tiga
akan
diimplementasikan pada
FPGA.
Untuk
evaluasinya
diberikan
instruksi-instruksi untuk PLC yang dirancang melalui program yang telah dibuat
menggunakn visual basic.
•
Bab lima Kesimpulan dan Saran, berisi beberapa bagian penting yang dihasilkan
dimana
akan
diberikan
sebagai
kesimpulan, beberapa
masalah
atau
kendala
pemecahan
yang
ditemukan
serta
beberapa
poin
untuk
dikembangkan
lebih
lanjut akan diberikan sebagai saran.
|