Sebagai pengantar, paling tidak ada 3 jenis grafik yang dapat digunakan pada Aveva (formerly Wonderware) InTouch:

1. Membuat grafik berupa obyek dasar dengan drawing toolbar
2. Membuat grafik 3D dengan Wizard
3. Membuat grafik 3D dengan industrial graphics toolbox

Grafik yang dibuat dengan cara ke 3 memberikan hasil yang modern dan estetik. Proses penambahan gambar dimulai dengan menekan icon “Embed Industrial Graphic” berikut:

Halaman “Galaxy Browser – Graphic Toolbox” berikut akan muncul, dan kita dapat memilih grafik yang kita inginkan dari “Industrial Graphic Library”. Terdapat juga “Situational Awareness Library” yang akan kita bahas lain waktu.

Setelah memilih gambar tertentu (misalnya saklar dan lampu), kita letakkan pada halaman di WindowMaker.

Berikutnya, kita dapat melakukan konfigurasi property pada obyek tersebut. Berikut ini konfigurasi untuk saklar:

Pada property “Value” saya mengganti atribut awal (—) menjadi “Switch1”. Saat saya tekan “OK”, maka saya akan diminta mendefinisikan variabel tersebut sebagai Tag Name, dan saya definisikan sebagai Tag dengan tipe Memory Discrete.

Sedangkan untuk obyek lampu, konfigurasinya sebagai berikut:

Terdapat dua property yang dapat diatur: “Blink” diberikan nilai “True” (artinya lampu akan berkedip jika nilai variabel ialah True), dan “Value” diberikan Tag Name yang sama (“Switch1”). Nama yang sama saya berikan supaya saya tidak perlu membuat script untuk mengaktifkan lampu untuk keperluan simulasi.

Setelah selesai, saya dapat membuka WindowViewer, maka saat tombol ditekan, lampu menyala (berwarna hijau dan berkedip), dan saat tombol dimatikan, lampu juga akan mati.

Konfigurasi serupa juga dapat dilakukan untuk variabel yang bersifat analog, misalnya untuk slider dan gauge berikut:

Berikut ini konfigurasi slider:

Terdapat empat buah property yang dapat diatur: Min, Max, Value, WriteOnRelease. Pada Value saya berikan isian “Slider1” sebagai Tag Name analog. Saat saya menekan OK, maka akan diminta mendefinisikan Tag (saya pilih tipe Memory Real, nilai min – max diatur 0 – 100).

Jika ingin mengganti tulisan “Label” pada Slider dengan tulisan lain, bisa melakukan klik kanan pada obyek, pilih “Substitute” lalu “Substitute Strings…”, dan isikan nama yang diharapkan.

Sedang untuk konfigurasi Gauge ialah sebagai berikut, Value diberikan nilai “Slider1”:

Hasilnya dapat dilihat di WindowViewer sebagai berikut:

Selamat mencoba, semoga bermanfaat!

Persiapan

Peralatan yang dibutuhkan:

• 1 buah PLC M221 yang memiliki port ethernet
• 1 buah PLC S7 1200 yang memiliki port ethernet
• 3 buah kabel RJ 45
• 1 buah hub

PLC M221 dan PLC S7 1200 (serta laptop) masing – masing dihubungkan ke hub dengan kabel RJ 45. Perhatikan gambar berikut.

Program “Modbus_TCP_Write” di PLC Modicon M221

Supaya PLC 1 dan PLC 2 dapat bertukar data dengan protokol Modbus, digunakan instruksi WRITE_VAR dan READ_VAR. PLC 1 akan menuliskan nilai di alamat tertentu dengan instruksi WRITE_VAR, sedang PLC 2 akan membaca nilai di alamat yang sama dengan instruksi READ_VAR. Pada tutorial ini PLC 1 (Modicon) akan menggunakan WRITE_VAR saja.

Mulanya kita perlu melakukan konfigurasi hardware. Pada bagian “Configuration”, pilih ETH1, dan masukkan IP address dan kelengkapannya. Pada PLC 1, IP address yang digunakan:

192.168.0.10

Kemudian kita pilih bagian “Modbus TCP” dan kita masukkan IP address dari peralatan yang akan kita akses: 192.168.0.1. Setelah itu tekan tombol “Add” sehingga alat tersebut masuk ke dalam daftar. Lihat gambar berikut.

Kemudian kita membuat program seperti gambar di bawah. %S6 akan memberikan pulsa setiap 1 detik, dan nilai %MW0 akan bertambah satu setiap detiknya (dengan instruksi INC). Pulsa dari %S6 juga digunakan untuk mengaktikan instruksi WRITE_VAR, dikarenakan instruksi akan dieksekusi setiap pin EXECUTE mendapat sinyal yang berubah dari 0 ke 1 (rising edge).

Pada instruksi WRITE_VAR, diisikan pengaturan berikut:

• Link: 3 – ETH1 (diisikan port Ethernet)
• Id: 1 (Id dari Modbus slave yang kita miliki)
• ObjType (semacam function code)
• FirstObj: alamat data pertama yang akan dituliskan
• Quantity: jumlah data yang akan ditulis
• IndexDat: lokasi alamat data baru

Berikut ini tampilan program jika dieksekusi:

Program “MB_Client” di PLC S7 1200

Pada PLC S7 1200, digunakan instruksi MB_CLIENT untuk menangani komunikasi Modbus TCP. Sebelum kita melakukan konfigurasi instruksi tersebut, buatlah dua buah Data Block baru: MB_Connect_Coba (untuk parameter koneksi) dan MB_Data_Coba (untuk data yang akan digunakan secara simulasi).

Klik dua kali pada MB_Connect_Coba, buatlah nama baru (misal: Connect_Coba) dan tuliskan data type: TCON_IP_v4, maka parameter – parameter koneksi akan muncul otomatis. Berikut ini parameter – parameter yang kita gunakan (penjelasan dapat dilihat di Help TIA Portal):

• InterfaceId: 64
• ID: 1
• ConnectionType: 11
• ActiveEstablished: true
• RemoteAddress: IP_V4
  • ADDR: 192.168.0.10
• Remote Port: 502

Sedangkan untuk Data_Coba beriisi 10 aray data Unsigned Integer: Array [0..9] of UInt.

Untuk  instruksi MB_CLIENT dapat diambil dari “Communication” > “Others” > MODBUS TCP.

Berikut ini konfigurasi MB_CLIENT yang digunakan:

• EN: selalu diberi nilai 1
• REQ: 1
• DISCONNECT: false
• MB_MODE: 0 (instruksi berada dalam mode Read )
• MB_DATA_ADDR: 40001 (alamat pertama register Modbus yang dibaca, di PLC Modicon sama dengan %MW0)
• MB_DATA_LEN: 10 (jumlah register yang akan dibaca)
• MB_DATA_PTR: letakkan Data_Coba yang sudah dibuat sebelumnya
• CONNECT: letakkan Connect_Coba yang sudah dibuat sebelumnya

Setelah pembuatan program selesai, maka program harus di-download ke PLC, lalu PLC dirubah ke mode Run. Perubahan nilai %MW0 di PLC M221 (alamat 40001) akan tampak dengan mengaktifkan fitur “monitoring” di TIA Portal (icon bergambar kaca mata), baik di halaman pemrograman, maupun halaman data block Data_Coba.

Catatan penting: jika setelah melakukan perubahan konfigurasi atau program terjadi masalah, coba ubah mode PLC ke “Stop” kemudian dikembalikan ke “Run” lagi

Sumber:

[1] Siemens Industry Online Support, “Modbus/TCP with instructions MB_CLIENT and MB_SERVER ” [link]

Persiapan

Peralatan yang dibutuhkan:

• 2 buah PLC M221 yang memiliki port komunikasi ethernet
• 1 buah kabel RJ 45

Tancapkan kabel RJ 45 ke ethernet port PLC 1 dan PLC 2.

Membuat Program “Modbus_RTU_Write” di PLC 1

Supaya PLC 1 dan PLC 2 dapat bertukar data dengan protokol Modbus, digunakan instruksi WRITE_VAR dan READ_VAR. PLC 1 akan menuliskan nilai di alamat tertentu dengan instruksi WRITE_VAR, sedang PLC 2 akan membaca nilai di alamat yang sama dengan instruksi READ_VAR.

Mulanya kita perlu melakukan konfigurasi hardware. Pada bagian “Configuration”, pilih ETH1, dan masukkan IP address dan kelengkapannya. Pada PLC 1, IP address yang digunakan:

192.168.0.10

Kemudian kita pilih bagian “Modbus TCP” dan kita masukkan IP address dari peralatan yang akan kita akses: 192.168.0.11. Setelah itu tekan tombol “Add” sehingga alat tersebut masuk ke dalam daftar. Lihat gambar berikut.

Kemudian kita membuat program seperti gambar di bawah. %S6 akan memberikan pulsa setiap 1 detik, dan nilai %MW0 akan bertambah satu setiap detiknya (dengan instruksi INC). Pulsa dari %S6 juga digunakan untuk mengaktikan instruksi WRITE_VAR, dikarenakan instruksi akan dieksekusi setiap pin EXECUTE mendapat sinyal yang berubah dari 0 ke 1 (rising edge).

Pada instruksi WRITE_VAR, diisikan pengaturan berikut:

• Link: 3 – ETH1 (diisikan port Ethernet)
• Id: 1 (Id dari Modbus slave yang kita miliki)
• ObjType (semacam function code)
• FirstObj: alamat data pertama yang akan dituliskan
• Quantity: jumlah data yang akan ditulis
• IndexDat: lokasi alamat data baru

Berikut ini tampilan program jika dieksekusi:

Membuat Program “Modbus_RTU_Read” di PLC 2

Konfigurasi hardware hampir sama dengan PLC 1, hanya di PLC 1 IP address dari “ETH1” ialah 192.168.0.11, dan IP address yang didaftarkan di “Modbus TCP” ialah 192.168.0.10.

Berikut ini program yang saya buat. %S6 digunakan untuk mengaktifkan instruksi READ_VAR. Pada rung 2, nilai yang terakumulasi di %MW0 akan dipindahkan ke %MW10.

Berikut ini pengaturan konfigurasi READ_VAR (keterangan sama dengan perintah WRITE_VAR):

Berikut ini hasil uji program dalam kondisi running:

Nilai %MW0 yang berubah juga bisa ditampilkan di Animation Table:

Latar belakang

Tingkat harapan hidup lansia di Indonesia makin tinggi dari tahun ke tahun. Di masa tuanya, sebagian lansia memilih untuk hidup sendiri di rumahnya, karena merasa tidak nyaman untuk tinggal di panti jompo atau hidup bersama anak – anak di rumah mereka. Namun demikian, saat lansia tinggal sendiri, ada beberapa resiko yang harus dihadapi: keamanan, kesehatan, dan kenyamanan untuk lansia tersebut. Pada penelitian ini, kami mengusulkan integrasi teknologi smart home, wearable device, dan mobile robot, untuk membantu lansia hidup mandiri.

Smart Home

Teknologi smart home yang kami kembangkan masih relatif sederhana. Adapun sensor dan aktuator yang kami gunakan:

• Sensor suhu, sensor gas, sensor cahaya
• Beberapa lampu (AC), kipas angin, buzzer

Masing – masing device kami hubungkan dengan sebuah IoT controller (Wemos D1 Mini) sehingga seluruh devices dapat terkoneksi ke internet. Lansia nantinya dapat mengawasi status sensor atau mengendalikan nyala matinya aktuator dari aplikasi mobile atau browser.

Fitur lain dari rumah cerdas kami ialah: deteksi pose otomatis menggunakan deep learning, khususnya algoritma YOLO v4 Tiny yang efisien. Sebelumnya dilakukan pengambilan gambar dengan kamera RGB yang diletakkan di dalam rumah, lalu dilakukan proses training pada laptop, dan model yang dihasilkan diletakkan di NVidia Jetson Nano sebagai edge controller untuk proses inferencing secara live.

Selain deteksi pose, kami juga melakukan proses estimasi lokasi secara sederhana dari lansia, yang nantinya dapat digunakan sebagai informasi lokasi oleh robot. Di sini digunakan sebuah depth camera (Intel Real Sense D435). Meskipun depth camera tidak terlalu bermanfaat dalam proses learning, namun dapat membantu dalam estimasi lokasi lansia.

Mobile Robot

Mobile robot yang kami gunakan ialah Ohmni Telepresence Robot dari OhmniLab. Robot ini memiliki kemampuan telepresence secara off the shelf, sehingga seseorang dapat menjalankan robot dari internet dan melakukan komunikasi langsung dengan orang lain. Namun tim kami menambahkan sebuah LIDAR sensor, sehingga robot dapat membuat peta melalui proses SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) dan melakukan navigasi otonom berdasar peta yang dibuat. Kami memanfaatkan ROS (Robot Operating System) sebagai middleware robot.

Saat pose lansia abnormal (misal: tidur atau duduk di lantai), maka sistem akan memberi notifikasi ke caregiver, dan robot akan secara melakukan navigasi otonom ke dekat lokasi (terestimasi) lansia . Karena robot dilengkapi dengan microphone dan speaker, maka caregiver dapat mencoba berbicara langsung dengan lansia.

Wearable Device

Komponen terakhir dari sistem ini ialah wearable device (Samsung Galaxy Watch 4) yang dapat mendeteksi vital sign lansia. Untuk saat ini, kami hanya dapat mendeteksi denyut jantung dari lansia, serta beberapa sinyal sekunder lainnya (jumlah langkah, jumlah kalori yang dibakar). Saat denyut jantung lansia tidak normal (misalnya terlalu rendah) maka device akan mengirim notifikasi ke caregiver.

Sistem Terintegrasi

Kebaruan sistem kami ialah sifatnya yang terintegrasi, sehingga satu komponen sistem dapat berkomunikasi dengan komponen lainnya memanfaatkan protokol MQTT.

Hal ini misalnya nampak dari robot yang melakukan navigasi otonom saat sistem rumah cerdas melaporkan pose abnormal dari lansia.

Selain itu, kami mengembangkan aplikasi Android yang dapat memonitor semua bagian sistem (rumah cerdas, robot, dan wearable device). Aplikasi juga dapat melakukan pengendalian aktuator pada rumah cerdas dan menjalankan robot.

Penutup

Kami telah mengembangkan sistem terintegrasi yang terdiri dari rumah cerdas, mobile robot dan wearable device untuk membantu lansia hidup mandiri. Prototipe hardware sistem dan aplikasi Android telah kami buat untuk menunjukkan potensi sistem kami dalam membantu lansia.

Masih sangat banyak kekurangan yang dapat kami perbaiki ke depan, di antaranya:

• Lebih banyak mendengar kebutuhan lansia, dan mempertajam keunikan sistem untuk membantu lansia. Sampai saat ini, pengujian masih sangat banyak menggunakan subyek non-lansia.
• Pemanfaatan sistem rumah cerdas komersial memanfaatkan laboratorium IoT PCU (bekerja sama dengan vendor Handyman)
• Pemanfaatan algoritma selain YOLO untuk deteksi pose (perlu algoritma yang mendeteksi skeleton atau titik – titik penting dari tubuh manusia)
• Pemanfaatan sensor lain untuk melakukan estimasi lokasi (misal sensor UWB)

Sebagai akhir, saya sangat salut dengan tim mahasiswa kami yang brilliant: Sean Gondowardoyo, Andrew Wijayam dan Jason Halim. Semoga kalian meraih kesuksesan dalam karier ke depannya!

Terima kasih juga untuk mitra dosen: Dr. Indar Sugiarto, Petrus Santoso, M.Sc. (PCU) dan Dr Nazhatul Kamarudin (Universiti Kebangsaan Malaysia) untuk kerja sama dan kolaborasi yang baik.

Daftar publikasi dan paten sederhana

Adapun publikasi dan paten sederhana terkait penelitian kami dapat ditemukan di:

• Wicaksono, H., Santoso, P., Sugiarto, I., Gondowardoyo, S., Wijaya, A., Halim, J., Kamarudin, N. H., “The integrated smart system to assist elderly at home”, IAES International Journal of Artificial Intelligence, vol. 13, no. 4, December 2024 [open access: pdf]
• Wicaksono, H., Santoso, P., Sugiarto, I., Paten sederhana no. IDS000007983, “SISTEM PENGAWASAN LANSIA JARAK JAUH TERINTEGRASI”, Mei 2024
• Wicaksono, H., Sugiarto, I., Santoso, P., Ricardo, G. and Halim, J., 2022, December. Towards Autonomous Robot Application and Human Pose Detection for Elders Monitoring. In 2022 6th International Conference on Information Technology, Information Systems and Electrical Engineering (ICITISEE) (pp. 772-776). IEEE.
• Halim, J. and Wicaksono, H., 2022, December. A Deep Learning Approach for Basic Human Activity Recognition with YOLOv4-tiny. In 2022 6th International Conference on Information Technology, Information Systems and Electrical Engineering (ICITISEE) (pp. 541-546). IEEE.
• Wicaksono, H., Santoso, P., Sugiarto, I., Kristiyono, D., Wijaya, J. A. Application of Smart Home and Smartwatch to Assist Elders in Home Care Scenario in International Conference on Industrial, Enterprise, and System Engineering, December 2021

Persiapan

Peralatan yang dibutuhkan:

• 2 buah PLC M221
• 1 buah kabel RJ 45 yang telah dimodifikasi (lihat keterangan di bawah)

Adapun komunikasi yang digunakan ialah Modbus RTU dengan medium fisik RS-485. Berikut ini tabel pin out dari serial port PLC M221¹:

Untuk medium RS 485, yang dihubungkan hanya pin nomor 4, 5, dan 8. Kemudian kabel nomor 7 harus dipotong secara fisik, karena port tersebut akan mendapat tegangan dari PLC. Perhatikan acuan pin kabel RJ 45 berikut²:

Dari acuan di atas, maka yang dipotong ialah kabel 7 (White/Brown). Setelah kabel siap, tancapkan kabel ke serial port masing – masing PLC.

Pembuatan Program “Modbus_RTU_Write” di PLC 1

Supaya PLC 1 dan PLC 2 dapat bertukar data dengan protokol Modbus, digunakan instruksi WRITE_VAR dan READ_VAR. PLC 1 akan menuliskan nilai di alamat tertentu dengan instruksi WRITE_VAR, sedang PLC 2 akan membaca nilai di alamat yang sama dengan instruksi READ_VAR.

Pada PLC 1, mula – mula kita melakukan konfigurasi Serial Line pada tab “Configuration” seperti gambar di bawah ini. Kita pilih protokol “Modbus”, lalu sesuaikan baud rate, parity, data bits, stop bits, dan pilih physical medium “RS-485”. Tekan tombol Apply di bagian kanan bawah.

Pada bagian “Modbus”, pada Protocol Settings kita pilih mode transmisi “RTU”, addressing “Slave” dengan address “1”. Tekan tombol Apply di bagian kanan bawah.

Pada tab programming, kita ambil instruksi WRITE_VAR dari bagian berikut.

Berikut ini program lengkap yang dibuat di PLC 1. Pada program tersebut digunakan %S6 untuk memberikan pulsa yang akan aktif setiap 1 detik. Pulsa akan digunakan untuk menambahkan nilai dari %MW0 (dengan instruksi INC) dan mengaktifkan program WRITE_VAR (dihubungkan ke pin EXECUTE). Sinyal berbentuk pulsa penting karena WRITE_VAR akan dikerjakan jika nilai pin EXECUTE berubah dari 0 ke 1 (rising edge).

Pengaturan instruksi WRITE_VAR yang penting:

• Link: 1 – SL1 (diisikan port Serial Line)
• Id: 1 (Id dari Modbus slave yang kita miliki)
• ObjType (semacam function code)
• FirstObj: alamat data pertama yang akan dituliskan
• Quantity: jumlah data yang akan ditulis
• IndexDat: lokasi alamat data baru

Berikut ini hasil Uji saat program sedang kita jalankan.

Pembuatan Program “Modbus_RTU_Read” di PLC 2

Lakukan konfigurasi hardware seperti yang dilakukan di PLC 1. Protokol tetap RTU dan Slave.

Berikut ini program PLC lengkapnya, dimana PLC 2 akan membaca isi data dari alamat yang sudah ditentukan (%MW 0) untuk ditulisi oleh PLC 1.

Instruksi READ_VAR0 dapat dikonfigurasi seperti gambar berikut:

Berikut ini hasil uji saat semua program sudah diaktifkan.

Kita juga bisa membuat animation table seperti gambar di bawah untuk mengawasi alamat yang ada.

Selain dari program di atas, keberhasilan komunikasi juga dapat dilihat pada indikator LED SL sebagai berikut:

Referensi:

1. https://www.se.com/us/en/faqs/FA231258/
2. https://instrumentationtools.com/make-rj45-cable/

NodeRed: low cost prototyping tool

NodeRed juga menarik perhatian kalangan industri karena dapat digunakan untuk membuat prototipe sistem IoT di industri dengan biaya murah [2]. Saat dibutuhkan suatu proof of concept (PoC) dari sistem baru yang dikembangkan, daripada membuat program dari scratch dengan bahasa pemrograman dasar, jauh lebih cepat untuk membuatnya menggunakan NodeRed. Setelah PoC mendapatkan persetujuan, perusahaan dapat membuat aplikasi sebenarnya yang lebih handal dan cepat.

Fungsi NodeRed untuk aplikasi Industrial IoT

Apa yang bisa dilakukan NodeRed untuk aplikasi industrial IoT? Berikut ini rangkuman dari sumber yang saya dapatkan [3]:

1. Mengambil data dari beberapa mesin produksi dengan berbagai protokol (OPC/UA, Modbus, S7, HTTP, TCP, dan lain – lain)
2. Memproses dan menyatukan data points ke dalam data model yang standar
3. Integrasi ke dalam sistem yang sudah ada, sesuai kebutuhan customer (misal: sistem MES atau ERP seperti SAP atau Oracle)
4. Menggabungkan data dari berbagai mesin dan aksi pemicunya (machine to machine communication atau M2M)
5. Membuat dashboard interaktif skala kecil dan sesuai kebutuhan pelanggan

Berikut ini penjelasan singkat untuk masing – masing poin di atas.

1. Mengambil data dari beberapa mesin produksi dengan berbagai protokol

Developer NodeRed (beserta komunitas yang aktif) telah menyediakan berbagai macam Node untuk berbagai keperluan. Pengguna dapat melakukan instalasi Node baru dengan mudah. Misalnya, saya pernah menggunakan NodeRed untuk koneksi dengan PLC Siemens S7 via S7 protocol menggunakan node: node-red-contrib-s7, dan koneksi dengan PLC Schneider atau Modicon via Modbus menggunakan node: node-red-contrib-modbus.

Sumber berikut menjelaskan berbagai node yang sering digunakan untuk aplikasi industri [4]:

1. Protokol Modbus
2. Protokol OPC UA
3. Protokol BACNet
4. Protokol MQTT
5. Database: MySQL, MongoDB and InfluxDB
6. Cloud service: AWS, Google Cloud and Microsoft Azure
7. Node-RED Dashboard

2. Memproses dan menyatukan data points ke dalam data model yang standar

Dengan NodeRed kita dapat memanipulasi ataupun menyatukan data memanfaatkan node bawaan NodeRed seperti node “change” atau “function”. Di node “function” kita dapat menggunakan kode JavaScript untuk memanipulasi message yang diberikan dari node lain.

3. Integrasi ke dalam sistem yang sudah ada, sesuai kebutuhan customer

Kita dapat menghubungkan sistem yang dibuat dengan NodeRed ke sistem lain yang sudah ada, umumnya menggunakan REST API. Misalnya, saat ini salah satu mahasiswa bimbingan saya sedang berusaha menghubungkan PLC dengan ERP Odoo.

4. Menggabungkan data dari berbagai mesin dan aksi pemicunya

NodeRed juga dapat digunakan untuk memfasilitasi pertukaran data dalam machne to machine communication (M2M). Misalnya, saat ini mahasiswa bimbingan saya yang lain sedang menghubungkan sistem smart home dengan sistem robot (dalam environment ROS) memanfaatkan MQTT node di NodeRed

5. Membuat dashboard interaktif skala kecil

Salah satu kelemahan NodeRed ialah tampilan dashboard bawaan yang masih cukup sederhana dan kurang fleksibel. Namun demikian, untuk skala kecil, seringkali tampilan tersebut sudah cukup. Pengguna juga bisa memanfaatkan node dashboard lain untuk mendapatkan variasi tampilan.

Sebagai catatan, untuk saat ini, cukup banyak mahasiswa bimbingan saya di Teknik Elektro UK Petra yang memanfaatkan NodeRed dalam proyek Tugas Akhir maupun magang industri.

Sumber:

• [1] https://developer.ibm.com/blogs/introducing-node-red-version-1-0/
• [2] https://www.umh.app/post/node-red-in-industrial-iot-a-growing-standard
• [3] https://www.pickdata.net/news/main-nodes-monitoring-and-industrial-automation-node-red

Cloud computing

Deskripsi

Cloud computing pada dasarnya ialah penggunaan computing resources yang powerful di cloud. Hal ini menguntungkan, karena seseorang tidak harus memiliki komputer yang mahal dan cepat, namun mereka bisa menyewa super komputer yang dimiliki perusahaan – perusahaan besar (misal Amazon, Google) untuk menyelesaikan pekerjaan tertentu.

Di era industri 4.0, cloud computing menjadi penting karena data – data sensor dan aktuator yang telah disimpan ke internet menggunakan teknologi industrial internet of things perlu diolah dan dianalisa lebih jauh lagi dengan teknik machine learning. Jika data – data yang disimpan menjadi terlampau besar untuk diolah dengan komputer standard (termasuk big data) maka cloud computing dapat digunakan untuk melakukan penyimpanan dan pengolahan data. Penggunaan cloud computing dapat menguntungkan perusahaan diantaranya karena:

• Hanya perlu sambungan internet untuk mengakses, tidak perlu komputer dengan specs tertentu atau software pendukung lainnya
• Tidak perlu melakukan maintenance server sendiri
• Biaya relatif lebih hemat, karena hanya membayar resources yang digunakan saja

Bagaimana mempersiapkan diri?

Untuk mempersiapkan diri, Anda bisa mulai mempelajari salah satu platform Cloud Computing yang tersedia seperti: Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure, Google Cloud Platform, IBM Cloud, dan lain – lain. Di internet cukup banyak sumber gratis dan berbayar untuk dapat mempelajari berbagai platform di atas. Misalnya di Coursera ada 2 kuliah online yang dapat diikuti dengan gratis:

• Industrial IoT on Google Cloud
• AWS IoT: Developing and Deploying an Internet of Things

Jika Anda menggunakan NodeRed, IBM Cloud menjadi salah satu cloud platform yang sesuai karena NodeRed juga merupakan open source project yang dimulai di IBM. Ada beberapa artikel yang sesuai pada learning path yang telah disediakan IBM: Learning Path – Get Started with NodeRed

• Create a Node-RED starter application
• Create a web service and dashboard using Node-RED

Salah satu kesulitan yang mungkin muncul saat mendaftar akun baru ialah: ada kemungkinan diminta memasukkan nomor kartu kredit. Hal ini tidak mudah jika anda masih mahasiswa dan belum memiliki kartu kredit.

Computer Vision

Deskripsi

Computer vision ialah salah satu bidang di mana machine learning dapat diterapkan dengan praktis untuk memecahkan masalah nyata (low hanging fruits) dengan menganalisa gambar atau video yang diambil oleh kamera. Penggunaan computer vision salah satunya dapat digunakan untuk automatic inspection, dimana sistem cerdas dengan kamera dapat mendeteksi barang yang cacat dan perlu disortir.

Teknik computer vision cukup bervariasi, mulai dari menemukan contour suatu obyek sampai mendeteksi obyek tertentu di antara banyak obyek lainnya. Untuk obyek yang kompleks, teknik machine learning (salah satunya deep learning) banyak dimanfaatkan. Hasil deteksi obyek dapat digunakan oleh kontroler industri melalui industrial internet of things.

Bagaimana mempersiapkan diri?

Untuk mempersiapkan diri, Anda bisa mulai dengan menggunakan OpenCV library (open source) yang tersedia untuk bahasa pemrograman C++ dan Python. Anda perlu menyiapkan web camera (bisa menggunakan yang harganya terjangkau) untuk mengambil gambar (atau video) yang nantinya akan dianalisa dengan teknik computer vision.

Untuk mempelajari computer vision dan OpenCV, ada cukup banyak kelas online dan sumber lain di internet, di antaranya:

• Introduction to computer vision (Udacity)
• Open CV crash course (opencv.org)
• Fundamental of Computer Vision (YouTube channel Mubarak Shah)

Selain itu, jika Anda memiliki cukup dana, Anda bisa menerapkan teknik computer vision pada embedded computer seperti RaspberryPi atau NVidia Jetson Nano.

Saat dunia sudah memasuki tahapan Revolusi Industri 4.0, makin banyak skills lain yang harus ditambahkan sehingga AE siap bersaing di masa mendatang. Skills di beberapa bidang berikut ini (menurut saya) akan menjadi nilai tambah bagi AE untuk siap menghadapi era industri 4.0:

1. Industrial internet of things
2. Machine learning
3. Cloud computing
4. Computer vision

Pada posting kali ini, akan dibahas 2 topik: Industrial Internet of Things (IIoT) dan machine learning. Saya akan menjelaskan deskripsi singkat, dan bagaimana anda bisa mempersiapkan diri untuk memiliki skill di bidang tersebut.

Industrial internet of things

Deskripsi

Sebagai pengantar, pemahaman sederhana Internet of Things (IoT) ialah kondisi dimana berbagai peralatan (umumnya sensor dan aktuator) saling terhubung satu dengan yang lain melalui internet. Penerapan IoT secara spesifik di industri/pabrik disebut dengan IIoT. Berikut ini contoh arsitektur IIoT yang terdiri dari 3 bagian: edge (meliputi PLC atau kontroler lain, HMI, sensor, aktuator), network, dan cloud.

Selama ini dunia automasi industri menerapkan Automation Hierarchy (lihat gambar di bawah), sehingga untuk melakukan komunikasi antara peralatan di salah satu level dengan level lainnya harus mengikuti hirarki tersebut. Misalnya jika suatu software SCADA ingin mendapatkan nilai sensor, maka software tersebut harus “meminta” data tersebut ke PLC, dan PLC akan “memberikan” data dari sensor yang terhubung ke PLC. Hal ini tentunya membuat sistem secara umum berjalan lebih lambat dan kurang fleksibel.

Di sinilah Industrial Internet of Things (IIOT) melakukan perubahan besar, karena setiap peralatan (things) dapat terhubung dengan peralatan di level manapun melalui internet. Boleh dikatakan tidak ada lagi hirarki di sini. Akibatnya, sistem bekerja dengan lebih cepat dan fleksibel. Hal ini tentunya bukan tanpa kekurangan, diantaranya sistem IIOT masih belum teruji di lapangan dan munculnya masalah security karena sistem menjadi terbuka via internet.

Bagaimana mempersiapkan diri?

Anda bisa mulai dengan mempelajari konsep internet of things secara umum. Sangat banyak sumber yang bagus di internet (video, artikel) yang membahas IoT. Setelah itu, anda bisa mulai masuk ke IIoT, yaitu penerapan IoT di industri/pabrik. Saat ini hampir semua vendor otomasi terkemuka (misal: Siemens, Schneider, AB, dll) telah memiliki produk yang terkait dengan IIoT.

Selain konsep, anda juga bisa mencoba mempraktekkan langsung. Salah satu tool yang menurut saya paling mudah (dan gratis) untuk dipelajari ialah NodeRed. Jika anda memiliki PLC fisik dan IoT gateway (misal RaspberryPi atau Siemens IOT 2040), kemungkinan besar PLC anda bisa terhubung dengan IIoT memanfaatkan NodeRed. Saya telah menulis beberapa artikel tentang koneksi NodeRed dan PLC Siemens S71200 (bagian 1, bagian 2).

FYI, dalam beberapa semester ini cukup banyak mahasiswa di Teknik Elektro, UK Petra (dan pasti di kampus lain juga) yang menggunakan platform ini.

Machine learning

Deskripsi

Machine learning ialah mekanisme cerdas yang diterapkan pada suatu agent (bisa berupa software, robot, dll) sehingga ia dapat belajar sendiri dari pengalamannya, dan menjadi makin pintar dalam mengambil keputusan. Machine learning ialah bagian dari bidang artificial intelligence (AI) yang saat ini sedang sangat populer di berbagai bidang. Mulai dari self-autonomous car sampai situs perjodohan, semua menggunakan teknologi machine learning.

Di dunia automasi industri, machine learning (atau AI secara umum) juga mulai banyak diterapkan. Salah satu bidang penerapannya ialah predictive maintenance, di mana sistem akan menentukan kapan suatu peralatan harus diperbaiki atau diganti. Umumnya peralatan akan diganti menurut jadwal yang sudah dibuat, hanya kondisi peralatan yang berbeda – beda (misal: ada yang memiliki cacat bawaan, namun ada yang tidak), membuat pergantian alat yang terlalu cepat (atau terlalu lambat) dapat merugikan perusahaan. Machine learning dapat membuat prediksi optimal tentang hal ini.

Contoh penerapan lain ialah dalam proses penentuan varian dan jumlah produk yang harus diproduksi suatu pabrik. Sistem dengan machine learning dapat memberi rekomendasi varian produk (dan berapa jumlah produk) yang harus dibuat pada periode waktu tertentu sehingga produk tersebut laku dengan baik. Sering kali pabrik membuat berbagai varian produk yang kurang laku di pasaran sehingga merugikan pabrik itu sendiri.

Selain itu juga ada penerapan machine learning untuk mendeteksi kerusakan barang dengan computer vision. Hal ini akan saya bahas secara khusus pada posting berikutnya.

Bagaimana mempersiapkan diri?

Saat ini sangat banyak media belajar machine learning yang bisa Anda temukan, salah satu sumber terbaik menurut saya ialah belajar dari kuliah online “Machine Learning” yang disampaikan Andrew Ng di Coursera. Cara penyampaian Andrew Ng sederhana dan mudah dipahami (tentunya dalam bahasa Inggris).

Sebagai tool untuk praktek, Anda bisa menggunakan bahasa pemrograman Python, dan menambahkan library machine learning seperti Scikit-Learn yang semuanya bersifat gratis. Ada banyak sumber lain yang membahas penerapan machine learning dengan library tersebut. Setelah itu anda bisa berpindah mempelajari library untuk big data ataupun deep learning.

Bagaimana menghubungkan algoritma machine learning dengan kontroler seperti PLC? Dalam hal ini NodeRed kembali bisa membantu, karena ada node yang dapat mengakomodasi ML library seperti ScikitLearn maupun Tensorflow. Sebagai catatan, saya belum pernah mencoba node ini secara langsung.

Demikian posting kali ini, 2 topik lain akan saya bahas pada posting mendatang. Terima kasih, semoga bermanfaat!

Beberapa minggu yang lalu saya membaca workbook dari Siemens yang sangat baik tentang “Seven Steps to Good HMI Design“. Dokumen tersebut menarik, karena melibatkan aspek – aspek desain yang kental. Dalam posting ini saya ingin menyampaikan sedikit ringkasan dan pelajaran yang saya dapatkan dari workbook tersebut.

Ada 7 langkah yang disarankan untuk mendesain industrial HMI yang baik:

1. Rethinking HMI Design

Desain tidak hanya untuk keindahan belaka, namun desain ialah aspek visual ditambah dengan fungsi. Keindahan tanpa fungsi menjadikan desain tidak bermanfaat.

design = visual aspects + function

Demikian juga saat membuat desain untuk operator industri, tujuan utama HMI designer bukanlah keindahan, atau 3D visual belaka, namun apakah aspek visual itu memenuhi tujuan untuk mempermudah tugas operator.

2. Understanding Contexts

Bagian berikutnya ialah memahami konteks dimana HMI akan digunakan. HMI designer perlu berkomunikasi dengan pihak customer untuk memahami bagaimana HMI akan difungsikan dalam suatu proses di pabrik. Interview dengan calon pengguna (dari berbagai tingkatan, misal: manajer, supervisor, operator) juga perlu dilakukan sehingga untuk dapat mendesain HMI dengan tepat. Contoh sederhananya, jika ada istilah pada HMI berbahasa Inggris, apakah hal tersebut akan membantu operator atau tidak?

Terkait konteks, ada 2 hal yang merupakan konteks bagi HMI:

1. Device atau panel (hardware HMI)
2. Kondisi kerja operator (konteks untuk operator)

Setelah itu kita perlu menemukan pain points dari user, sehingga HMI akan membantu dia mengurangi “rasa sakit” tersebut. Ingat, HMI yang buruk juga akan menambah kesulitan dari user.

Siemens menyarankan digunakannya semacam form interview terhadap real users yang mencakup: task, content, dan pain points dari orang tersebut. Hal ini diharapkan dapat memberi informasi terkait konteks suatu HMI.

3. Drawing the big picture

Pada bagian ini, disarankan untuk membuat desain awal dengan pensil dan kertas secara manual. Saat mendesain di awal, kita perlu memperhatikan hal – hal yang umum terlebih dahulu, seperti: berapa jumlah halaman HMI dan apa jenisnya. Halaman utama HMI dan hubungannya dengan halaman – halaman lain (secara konsep) perlu dirancang kemudian. Hal ini dianalogikan dengan merancang arsitektur sebuah rumah.

Setelah layout umum, kita bisa masuk ke dalam masing – masing halaman dengan lebih detail. Bagaimana struktur halaman, apa fungsi halaman, obyek apa yang harus ada, berapa ukurannya, dst. Kita juga mulai bisa merancang menu dan action areas dari halaman HMI tersebut.

Dalam mendesain, kita perlu dengan konsisten memposisikan bagian – bagian tertentu. Misalnya: tombol OK, NEXT, BACK, sebaiknya selalu ada di tempat yang sama di setiap halaman. Hal ini akan membantu operator untuk cepat terbiasa dengan tampilan HMI.

4. Conceptualizing the visual aspects

Pada bagian ini kita mulai merubah desain di atas kertas kita menjadi tampilan HMI dalam program komputer. Gunakanlah template jika tersedia, dan lakukan perubahan yang diperlukan setelahnya. Jangan dulu memikirkan pewarnaan atau style, namun lebih fokus pada fungsi halaman dan obyek – obyek pada halaman tersebut.

Pastikan kita tidak meletakkan terlalu banyak obyek dalam satu halaman. Hal ini dapat membuat informasi tidak dapat dilihat operator dengan baik, dan banyak distraksi bagi operator. Pastikan obyek – obyek dalam halaman dikelompokkan sesuai fungsinya atau jenisnya. Jarak antar obyek tidak boleh terlalu jauh (jika obyek – obyek tersebut ialah 1 kelompok) atau terlalu dekat (sehingga membuat mata operator lebih mudah lelah).

5. Desining the Interaction

Bagian ini berbicara tentang interaksi antara HMI device dan manusia. Mula – mula, pastikan user dapat melakukan semua fungsi yang diperlukan melalui menu. Kedua, kita perlu mengatur workflow untuk user, sehingga fungsi – fungsi kompleks dapat dibagi – bagi menjadi fungsi yang lebih sederhana.

Selain itu, berikan informasi solusi pada pengguna, jika ada kesalahan pada sistem. Kita juga perlu mencegah user untuk melakukan kesalahan, misalnya dengan memberikan informasi (masukkan angka: 0 – 100). User juga perlu dicegah untuk melakukan klik yang tidak disengaja, dan dapat berakibat fatal pada sistem keseluruhan. Terakhir, sediakanlah sistem Help sederhana pada HMI anda.

6. Testing prototypes

Pada bagian ini, prototipe HMI telah siap, dan kita perlu melakukan pengujian dengan users (off-site dan on-site) untuk mendapatkan saran perbaikan, ataupun menemukan kesalahan dari HMI. Pengetesan perlu dilakukan seawal mungkin dan sesering mungkin, sehingga didapatkan hasil yang terbaik. Dokumentasi sistem yang baik juga perlu disiapkan di sini.

7. Styling and finalizing

Setelah HMI telah berfungsi dengan baik, maka pada tahapan akhir kita akan melakukan:

1. Koreksi dan optimasi berdasarkan feedback yang diberikan selama testing
2. Graphical styling, final fine tuning, dan penambahan detail visual yang lain
3. Merencanakan rollout/launching dan komunikasi akhir dengan pengguna

Graphical styling di sini meliputi penyesuaian warna dengan warna perusahaan, penggunaan effects pada obyek (misalkan gradient), penggunaan icons, ataupun penambahan logo perusahaan.

Launching dan komunikasi akhir yang baik dengan pengguna dapat meningkatkan kepercayaan pengguna. Pastikan untuk mengkomunikasikan nilai tambah yang diberikan oleh HMI yang telah kita rancang.

Demikian ringkasan yang saya buat, semoga bermanfaat!

Catatan: tulisan ini merupakan ringkasan dan terjemahan bebas dari “HMI Design Workbook –  Seven Steps to Good HMI Design, Siemens“

Posting ini menampilkan tugas mahasiswa di kuliah Automasi 1 (Teknik Elektro – UK Petra) yang dipamerkan pada 3 Desember 2019 yang lalu.

Selama 7 minggu, tim mahasiswa (berjumlah 2 – 3 orang) harus mendesain dan membuat sistem otomatis untuk mencegah ataupun melakukan mitigasi terhadap bencana alam. Total ada 11 kelompok yang mengikuti pameran, namun saya hanya akan menampilkan 4 saja pada posting kali ini.

Sebagai catatan, karena ini hanya tugas kuliah, ada banyak hal yang disederhanakan. Tujuan utamanya ialah memicu kreativitas dan memberi latihan praktis untuk memprogram dan merealisasikan sistem otomatis berbasis PLC (Programmable Logic Controller)

Flood prevention system

Vicky, Stephen, dan Yansen menampilkan maket yang paling rapi pada pameran kali ini. Mereka membuat sistem yang mampu mencegah banjir dengan membuka – tutup pintu air ataupun mengaktifkan tembok buatan secara otomatis.

Berikut ini video sistem mereka.

Earthquake Evacuation System

Tim yang terdiri dari Sugi, Christo, dan Thomas ini ingin mempermudah upaya evakuasi penghuni gedung saat terjadi gempa bumi. Uniknya, mereka mensimulasikan efek gempa bumi dengan menggunakan sebuah motor yang dihubungkan dengan maket mereka. Mereka membedakan kondisi menjadi gempa ringan, sedang dan kuat. Masing – masing skala gempa memunculkan aksi sistem yang berbeda – beda, mulai dari menyalakan lampu penunjuk tempat evakuasi, unlock pintu emergency, menyalakan buzzer, sampai memanggil tim SAR.

Berikut  ini video sistem yang mereka buat.

Sistem Pembersih Sungai Otomatis

James, Andy, dan Yoan membuat sistem untuk membersihkan sungai secara otomatis dengan menyaring sampah, meletakkannya pada conveyor dan meneruskannya ke truk sampah (jika sistem mendeteksi truk sampah di tempat yang ditentukan).

Berikut ini video sistem mereka:

Wildfire prevention system

Alan, Marvell, dan Juan ingin membuat sistem otomatis yang dapat mencegah kebakaran hutan secara meluas. Sistem mereka dilengkapi dengan sensor – sensor pendeteksi gas dan asap yang diletakkan di titik – titik tertentu. Pompa akan menyiramkan air jika mendeteksi adanya asap dan gas. Tandon juga akan terbuka otomatis jika mendeteksi adanya air hujan, sebagai water supply.

Berikut ini video sistem mereka.

Penutup

Apapun hasil yang sudah dipamerkan, dalam pengamatan saya, mahasiswa – mahasiswa merasa senang dapat menunjukkan hasil kerja keras mereka kepada orang lain. Terus belajar, terus semangat, thrive for the excellence, guys!

Beberapa media coverage dari pameran automasi kami:

• Jawa Pos
• Duta
• Suara Surabaya
• Surabaya Pagi

Bagaimana dengan sertifikasi serupa di Indonesia?

Bersyukur, atas budi baik mantan dosen pembimbing S1 saya – Pak Josaphat Pramudijanto, saya mendapat kesempatan mengikuti pelatihan asesor kompetensi dari BNSP minggu lalu dengan fokus pada kompetensi PLC. Pada posting ini saya ingin sedikit berbagi tentang beberapa pelajaran yang saya dapatkan.

Standar Kompetensi Kerja Nasional Indonesia

Di Indonesia, ceritanya dimulai dari pembuatan Standar Kompetensi Kerja Nasional Indonesia (SKKNI), yang dicetuskan karena adanya ketidaksinkronan lulusan sekolah atau universitas dengan dunia kerja. Singkatnya, lulusan baru tidak siap kerja. Adanya SKKNI akan membantu lembaga pendidikan atau peserta ajar untuk memastikan bahwa kompetensi (gabungan skill, knowledge, dan attitude) yang dimilikinya akan bermanfaat di dunia kerja.

Kegiatan pengembangan SKKNI ini berawal dari hibah pemerintah Australia di tahun 2000 yang fokus pada pengembangan standar kompetensi di bidang otomotif. Adapun definisi sederhana SKKNI dari web kementerian perindustrian ialah sebagai berikut:

SKKNI adalah rumusan kemampuan kerja yang mencakup aspek Pengetahuan (knowledge), Keterampilan dan/atau Keahlian (skills) serta Sikap kerja (attitude) yang relevan dengan pelaksanaan tugas dan syarat jabatan yang ditetapkan sesuai dengan ketentuan peraturan perundang-undangan yang berlaku.

Intinya, di masa mendatang, semua orang yang memiliki profesi tertentu (mulai dari tukang cukur sampai SCADA programmer) harus memiliki kompetensi di bidangnya sesuai dengan rumusan SKKNI tertentu. Kompetensi tersebut dibuktikan melalui kepemilikan sertifikasi kompetensi, setelah lulus ujian yang diawasi oleh asesor kompetensi dari BNSP (Badan Nasional Sertifikasi dan Profesi). Ada sangat banyak jenis SKKNI, salah satunya di bidang automasi industri.

SKKNI di Bidang Automasi Industri

Ada beberapa jenis SKKNI yang telah dibuat di bidang automasi. Jika anda melakukan searching di web BNSP, maka anda akan mendapatkan SKKNI berikut.

Anda dapat melakukan download SKKNI dengan melakukan klik kiri pada icon PDF di bagian kanan atas. Dokumen SKKNI ini sangat tebal karena berisi penjabaran banyak kompetensi dengan detail. Dalam dokumen ada istilah “unit kompetensi” untuk merujuk pada satu satuan kompetensi. Di SKKNI no 631 di atas ada 45 unit kompetensi. Berikut beberapa di antaranya:

Nantinya beberapa unit kompetensi akan dijadikan menjadi 1 skema oleh tim ahli dari Lembaga Sertifikasi Profesi (LSP – lembaga yang dibuat untuk membantu BNSP melakukan sertifikasi), sehingga lebih tepat sasaran. Seseorang akan diuji apakah ia kompeten di skema tertentu (misal “Skema Pengoperasian Peralatan Kelistrikan Berbasis PLC”) yang terdiri dari 5 unit kompetensi.

Selain skema kompetensi di bidang otmasi di atas yang berlaku umum, ada juga skema kompetensi yang dibuat khusus untuk siswa SMK bidang teknik otomasi. Sebagai informasi, setiap siswa yang bersekolah di SMK (atau mahasiswa di politeknik) harus lulus uji kompetensi tertentu. Jika memerlukan, anda dapat melihat daftar SKKNI dan melakukan download masing – masing SKKNI di halaman ini.

Sertifikasi Kompetensi: Apakah Berguna?

Mungkin banyak dari kita (termasuk saya) yang pesimis bahwa adanya sertifikasi kompetensi semacam ini akan menjamin kualitas seseorang. Namun demikian, kondisinya akan lebih buruk lagi jika tidak ada standarisasi kompetensi semacam ini. Lembaga pendidikan dan para lulusan baru tidak memiliki petunjuk formal untuk menguasai ketrampilan di bidang tertentu. Pihak industri juga akan kesulitan memastikan apakah seorang karyawan (atau calon karyawan) kompeten di bidang tertentu. Singkatnya, meski masih banyak kelemahan, proses uji kompetensi (di bidang apapun) diperlukan oleh bangsa kita.

Kemudian, apakah sertifikat ini dibutuhkan supaya Anda dapat bekerja di bidang automasi industri? Untuk saat ini jawabannya ialah tidak. Jika Anda lulus dari sekolah atau kampus yang cukup baik reputasinya, atau jika Anda dapat mendemonstrasikan kemampuan Anda ke employer, itu sudah cukup. Namun di masa mendatang, mungkin 5 atau 10 tahun lagi, tidak tertutup kemungkinan sertifikat semacam ini akan menjadi syarat supaya anda dapat bekerja di bidang tersebut.

Semoga bermanfaat!

Pada percobaan ini saya menggunakan beberapa peralatan berikut di laboratorium kami di Teknik Elektro UK Petra:

• IOT 2040 yang memiliki 2 buah ethernet port
• PLC Siemens S7 1200 tipe 1215C yang memiliki 2 buah ethernet port
• 1 PC dengan 1 buah ethernet port

Berikut ini diagram blok dengan IP masing – masing device.

Seperti tampak pada gambar di atas, hubungan antar port dapat terjadi jika keduanya berada dalam 1 jaringan (lokal). Static IP pada port 1 dan port 2 dari IOT 2040 dapat diberikan berbeda satu dengan yang lain, bahkan yang berbeda jaringan sekalipun. Meskipun pada konfigurasi di atas jaringan dapat dilakukan secara ad hoc, akan lebih baik jika digunakan suatu switch di mana seluruh devices terhubung ke switch tersebut.

Sebelum dapat terhubung seluruh komponen sistem, ada tahapan konfigurasi dan pemrograman yang anda harus lakukan.

Konfigurasi

Konfigurasi perlu harus dilakukan di komputer, PLC dan IOT 2040.

Konfigurasi pada IOT 2040

Pastikan IOT 2040 anda terhubung dengan internet, lalu lakukan instalasi NodeRed (sekaligus Node.js) dengan benar pada IOT 2040. Meski anda dapat menginstall NodeRed versi terbaru (v0.20.5), sayangnya untuk Node.js masih akan mendapat versi lama (v6.12.3), karena keterbatasan hardware IOT 2040. Install  juga node yang akan menghubungkan PLC S7 1200 dengan NodeRed di sini.

Dengan melakukan akses pada “iot2000setup” (lihat posting sebelumnya), lakukan konfigurasi pada static IP dari port 1 dan 2 sebagai berikut:

• X1P1LAN: 192.168.200.1 (disarankan beda jaringan dengan PLC, namun dalam jaringan yang sama dengan PC)
• X2P1LAN: 192.168.0.2 (harus dalam jaringan yang sama dengan PLC)

Konfigurasi pada PLC S7 1200

Konfigurasi IP address PLC sesuai kebutuhan (memiliki jaringan yang sama dengan port 2 IOT 2000), misal: 192.168.0.20. Sebelum PLC dapat digunakan untuk bertukar data dengan SCADA software, lakukan 2 hal berikut.

Hal pertama, kita harus mengatur supaya PLC mengizinkan datanya diakses oleh alat atau software lain yang berada di jarak jauh. Caranya:

• Klik kanan pada simbol “PLC”, pilih “Properties”
• Pada bagian “Protection”, beri tanda centang pada “Permit access with PUT/GET communication from remote partner (PLC, HMI, OPC, ,,,)”

Hal berikutnya bersifat optional. Jika dalam pemrograman PLC, kita memiliki Data Block (DB), maka lakukan hal berikut.

• Klik kanan pada “Data Block”, lalu pilih “Properties”
• Pada bagian “Attributes”, hilangkan centang pada bagian “Optimized block accesss”

Konfigurasi pada PC

Pada PC, konfigurasi IP berikut:

• Setting IP: 192.168.200.2 (1 jaringan dengan IOT 2000),
• Subnet: 255.255.255.0,
• Gateway: 192.168.200.1 (alamat IP X1P1LAN dari IOT 2000)

Pastikan seluruh kabel ethernet anda berfungsi dengan baik (lampu hijau muda dan oranye berkedip dua – duanya). Untuk pengecekan, dari komputer host lakukan hal berikut:

• Ping alamat 192.168.200.1 (alamat IP X1P1LAN dari IOT 2000).
• Ping alamat 192.268.0.2 (alamat IP X2P1LAN dari IOT 2000)

Kemudian lakukan “ssh root@….” dan lakukan hal berikut:

• Ping alamat 192.268.0.1 (alamat IP PLC S7 1200)
• Ping alamat 192.168.200.2 (alamat IP PC)

Jika tidak ada masalah, maka semua ping akan berhasil.

Pemrograman

Kita harus menyiapkan program sederhana di PLC dan NodeRed untuk dapat

Pemrograman pada PLC S7 1200

Sebelum membuat ladder diagram, saya harus membuat terlebih dahulu beberapa variabel pada Data Block yang akan ditampilkan di NodeRed. Ada beberapa hal yang harus ditentukan pada variabel tersebut:

• Tipe data yang sesuai
• Offset ditentukan otomatis oleh TIA Portal, parameter ini berkaitan dengan pengalamatan variabel di data block. 

Parameter offset (dan isinya) akan muncul jika setelah membuat variabel, kita tekan tombol “Compile”. Pengaturan pada data block harus dilakukan karena node S7 communication yang saya pakai sekarang tidak memungkinkan untuk langsung menampilkan alamat I/O PLC seperti: %I0.0 atau %Q0.1.

Setelah itu, saya membuat ladder diagram sederhana yang menghubungkan input diskrit %I0.1 ke variabel Data Block bertipe boolean (alamat %DB1.DB X0.0 atau simbol “Data_block_1”.Input).  Ladder diagram juga harus memindahkan data input analog  %IW64 ke variabel Data Block bertipe integer (alamat %DB1.DB W6 atau simbol “Data_block_1”.Mode).

Setelah selesai, lakukan download ladder diagram dan hardware configuration ke PLC. Nilai variabel data block akan berubah seiring dengan perubahan input diskrit dan input analog dari simulator hardware PLC S7 1200. Berikut ini tampilan di tabel data block saat dilakukan monitoring.

Pemrograman pada PC (NodeRed)

Langkah terakhir yang harus dilakukan ialah pemrograman NodeRed. Masuk “ssh” melalui terminal pada “root@192.168.200.1” dan jalankan “node /usr/lib/node_modules/node-red/red &”. Tunggu beberapa menit dan akan muncul pesan “Server now running at http://127.0.0.1:1880”. Berarti NodeRed sudah siap digunakan.

Setelah NodeRed server running, pada browser Google Chrome di komputer anda, ketikkan htttp://192.168.200.1:1880. Alamat ini berbeda dengan terminal di atas karena kita membuka NodeRed yang berada pada IOT 2040 dari komputer kita. Berikut ini contoh browser dengan NodeRed.

Berikutnya, kita akan membuat program dengan meletakkan beberapa node dan menghubungkannya satu dengan yang lain. Berikut ini beberapa node yang saya gunakan:

• “S7 Read”: node untuk membaca data dari PLC S7 1200
• “text”: node untuk menampilkan data pada dashboard NodeRed
• “msg.payload”: node untuk membantu proses debugging
• “StoreToFile”: node untuk menyimpan data ke dalam file txt (node terakhir ini bersifat opsional dan saya gunakan untuk eksperimen saja).

Pada mulanya, karena setting untuk terhubung dengan PLC masih salah, akan muncul tulisan “failure” pada node S7 Read.

Klik dua kali pada node S7 Read dan lakukan konfigurasi berikut.

Di halaman ini, tekan tombol dengan lambang pensil di sebelah kanan PLC untuk mengatur alamat dan port yang tepat.

Di halaman “Properties” masukkan IP address sesuai dengan IP address PLC (192.168.0.20) dan isikan Port: 102. Kemudian isikan Rack: 0 dan Slot: 1 (sesuaikan dengan konfigurasi PLC S7 1200 di TIA Portal). Isian yang lain bisa diubah atau dibiarkan. Lalu klik tab “Variables”, dan halaman berikut akan muncul.

Di halaman “Variables”, pada kolom pertama isikan nama Data Block, tipe data dan nilai offset dari variable tersebut. Sedang pada kolom ke 2 berikan nama variabel sesuai setting di TIA Portal.

Setelah selesai melakukan konfigurasi, tekan tombol “Deploy” yang berwarna merah di bagian kanan atas. Jika benar, maka pada node S7 Read akan muncul tulisan “online”. Berarti NodeRed sudah terhubung dengan PLC.

Selain itu, nilai variabel dari PLC dapat dilihat di tab “Debug” berikut, karena kita menggunakan  node debugging.

Kita juga dapat melihat hasilnya di “Dashboard” karena menggunakan node “text”. Caranya ialah dengan memilih “View” lalu memilih “Dashboard”.

Akan muncul tampilan sederhana berikut yang menunjukkan bahwa nilai input diskrit %I0.1 = 1 (Input: true) dan nilai input analog %IW64 = 5204 (Mode: 5204).

Demikian posting kali ini. Semoga bermanfaat!

Ada beberapa cara untuk menghubungkan S7 1200 ke IOT 2000, salah satunya ialah dengan menggunakan bahasa C++ (dengan library tertentu) untuk komunikasi keduanya. Namun demikian, dengan munculnya NodeRed (open source programming tool buatan IBM untuk menghubungkan berbagai hardware pada IOT) yang sangat user friendly, maka sebagian besar developer menggunakannya untuk keperluan tersebut.

Pada posting bagian pertama ini akan dijelaskan pengenalan dan konfigurasi IOT 2000. Sedang pada bagian ke dua nanti akan dijelaskan bagaimana proses koneksi S7 1200 dengan IOT 2000 secara detail.

Pengenalan IOT 2000

IOT 2000 dibuat Siemens sebagai gateway untuk menjembatani peralatan di level produksi dengan cloud atau bagian IT suatu perusahaan. Komunikasi dapat terjadi 2 arah: IOT 2000 dapat mengirimkan data dari plantfloor ke cloud, dan IOT 2000 juga dapat mengirimkan data yang telah dianalisa cloud ke bagian kontrol produksi. Berikut ini bagan detail fungsi IOT 2000.

Sumber: https://w3.siemens.com/mcms/pc-based-automation/en/industrial-iot/pages/default.aspx

Produk ini memiliki 2 varian: IOT 2020 dan IOT 2040. Laboratorium kami di Teknik Elektro, UK Petra memiliki produk IOT 2040 dengan spesifikasi sebagai berikut:

• Yocto Linux support
• Dapat diekspan dengan Arduino shield dan mini PCIe cards
• Memiliki desain industri yang compact dan dilengkapi DIN rail
• Menggunakan Intel-Quark x1020 (+secure boot), 1 GB RAM, real time clock dengan battery backup
• Memiliki communication ports: 2 ethernet port, 2 serial (RS 232/485) port, 1 USB micro port, dan 1 USB A port.

Berikut ini layout detailnya:

Sumber: Simatic IOT – Operating Instructions

Salah satu hal yang harus diingat, produk ini sudah muncul cukup lama (sekitar tahun 2015), sehingga jika dibandingkan dengan spek hardware dan dukungan sofware alat (misal: RaspberryPi) yang baru, maka produk ini agak tertinggal.

Konfigurasi IOT 2000

Salah satu kesulitan saat akan menggunakan IOT 2000 ialah menemukan sumber yang tepat untuk memulai. Setelah membuka banyak manual dan halaman web berikut ini sumber yang baik untuk memulai (silahkan mencari di Google, semuanya free):

1. Buku manual: “SIMATIC IOT 2000 – Getting Started”
2. Buku manual: “Setting Up The SIMATIC IOT 2000”
3. Buku manual: “SIMATIC IOT – Operating Instructions”
4. Halaman pada web forum Siemens berikut berisi link ke berbagai sumber yang bermanfaat: https://support.industry.siemens.com/tf/ww/en/posts/iot2000-starter-guide-and-useful-information/155652/?page=0&pageSize=10

Dari sumber 2, berikut ini garis besar langkah – langkah konfigurasi IOT 2000:

1. Download example image dan program – program yang diperlukan

Seperti halnya RaspberryPi, anda harus melakukan download image OS secara mandiri ke dalam SD Card yang nantinya akan dimasukkan ke IOT 2000 di link berikut. Selain itu anda perlu download program untuk memindahkan image ke SD Card anda, misalnya dengan program Win32 Disk Imager. Anda juga perlu melakukan SSH pada IOT 2000 sehingga dapat dibuka dari komputer anda. Hal ini bisa dibantu oleh program Putty.

3. Instalasi example image pada IOT 2000

Di sini yang harus anda lakukan hanyalah memindahkan example image ke dalam SD Card dengan bantuan program (misalnya Win32 Disk Imager). Setelah itu, anda harus memasukkan SD Card ke slot yang telah disediakan di IOT 2000. Ikuti langkah – langkah pemasangan yang ada di Sumber 2.

4. Hubungkan power supply dan lakukan inspeksi

Pastikan bahwa anda hanya menggunakan power supply antara 9 – 36 VDC. Jika tegangan masuk, maka lampu LED power akan menyala. Untuk menyalakan pertama kali, proses booting memakan waktu sedikit lama, yaitu sekitar 5 menit.

5. Lakukan remote access IOT 2000 dengan SSH connection (via Putty atau command line)

Setelah IOT 2000 aktif, dan anda menghubungkan komputer dengan IOT 2000 dengan kabel ethernet, anda dapat mengakses IOT 2000 dengan SSH. Anda bisa menggunakan Putty atau terminal biasa (via command lain). IOT 2000 memiliki IP statik bawaan: 192.168.200.1.

Mula mula lakukan ping untuk memastikan IOT 2000 sudah terhubung. Untuk dapat melakukan ping, komputer harus berada pada jaringan yang sama dengan IOT 2000 (misalnya konfigurasi IP komputer: 192.168.200.2). Ketikkan perintah berikut: “ping 192.168.200.1”. Kemudian pada terminal, SSH bisa dilakukan dengan mengetikkan perintah: “ssh@192.168.200.1”

6. Melakukan konfigurasi pada IOT 2000

Setelah itu, anda bisa melakukan konfigurasi pada IOT 2000 dengan mengetikkan “iot2000setup” pada terminal, dan halaman berikut akan muncul.

Dari halaman di atas, anda bisa mengubah beberapa setting, misalnya IP dari IOT 2000. Sebagai informasi, IP dari IOT 2040 ada 2 buah, yang masing – masing dapat diberikan nilai berbeda. Untuk mengubah IP, masuk ke menu “Networking”, lalu tekan Enter pada menu “Configure Interfaces” Silahkan mengubah IP anda, atau “dhcp” jika diperlukan.

7. Pastikan IOT 2000 tersambung ke internet (dengan USB- Wifi dongle, atau Ethernet cable).

Berikutnya, pastikan IOT 2000 tersambung ke internet supaya anda dapat melakukan download packages yang diperlukan di masa mendatang. Karena IOT 2000 tidak memiliki wifi bawaan, anda bisa menggunakan USB wifi dongle atau terhubung melalui kabel ethernet yang tersambung pada internet. Untuk pilihan pertama, anda bisa mencari manual terkait di Google, sedang untuk yang ke dua, anda perlu memberikan nilai “dhcp” pada port Ethernet ke dua yang digunakan. Jika anda menggunakan proxy, ikuti langkah – langkah di sini.

8. Download dan install program – program yang diperlukan di IoT 2000

Setelah terhubung dengan internet, anda bisa mulai melakukan download dan install program – program yang anda perlukan (misalnya NodeRed).

Pada posting bagian ke dua nanti akan saya jelaskan bagaimana proses koneksi S7 1200 dengan IOT 2000 secara detail.

Semoga bermanfaat!

Berikut ini video yang menampilkan bagaimana mengubah status I/O fisik di PLC Siemens S7 1200 dapat ditampilkan pada Wonderware InTouch dengan protokol OPC.

Untuk mengkomunikasikan InTouch dan S7 1200 dengan protokol OPC, diperlukan OPC server (KepServerEx) dan OPC Client (FS Gateway). OPC Server bertugas untuk mengumpulkan data dari hardware PLC dan mengubahnya dalam format OPC. Sedang OPC Client bertugas untuk membaca data dari OPC server tersebut dan mengirimkannya ke HMI (InTouch). Berikut ini beberapa pengaturan yang perlu dilakukan. Diagram hubungan lengkap antar software dan hardware dapat dilihat di bawah.

Pengaturan pada KepServerEx

Pada KepServerEx, buatlah channel baru (misalnya “ChannelSiemens”) dan device baru (misalnya “PLC”).

Pada device “PLC”, yang perlu diatur ialah pilihan “Driver”: Siemens TCP/IP Ethernet. Kemudian pilih “Model: S7-1200″. Pada bagian”ID” masukkan IP address PLC anda (default: 192.168.0.1).

Jika anda tidak memiliki PLC fisik, simulasi bisa dilakukan dengan memilih pilihan “Simulated: Yes”. Jika anda terhubung dengan PLC, jangan lupa mengubah mode menjadi “Simulated: No”. Cara simulasi sama dengan apa yang saya jelaskan di posting sebelumnya.

Selain itu, yang perlu diperhatikan ialah bagian “S7 Comm. Parameters” khususnya di bagian penomoran “CPU Rack” dan “CPU Slot”. Defaultnya ialah 0 dan 1, namun bisa berubah jika setting anda di TIA Portal berbeda.

Setelah membuat channel dan device, kita perlu membuat tag. Nama tag bebas, namun untuk pengalamatan (“Address”) harus sesuai dengan aturan penamaan dari KepServerEx. Misalkan untuk input diskrit: I00.1, untuk output diskrit: Q00.1.

KepServerEx memberikan bantuan, jika anda menekan bagian paling kanan pada bagian address, akan muncul hint berikut.

Pengaturan pada SMC

Pengaturan FS Gateway dilakukan melalui SMC (System Management Console). Sebelumnya, pastikan anda sudah menginstall FS Gateway, dan dapat melihatnya di bawah “DA Server Manager” di SMC.  Jalankan SMC dan halaman berikut akan muncul.

Klik kanan pada “Configuration”, pilih “Add OPC Object”.

Pada OPC,atur “OPC Parameters” berikut,  atur “Server  Name: KEPWARE.KEPSERVEREX.V6“.

Klik kanan pada “OPC” dan pilih “AddOPCGroupObject”.

Beri “Device Group Name” dengan aturan “OPCObject_OPCGroupObject” (misalkan “OPC_DeviceGroup”). Kemudian isikan “OPC Item ID Prefix” dengan aturan: “Channel.Device.“: “ChannelSiemens.PLC.”.

Pada bagian “Device Items” berikan nama item (bebas) dan item reference (sesuai nama tag di KepServerEx).

Setelah melakukan konfigurasi, aktifkan FS Gateway dengan melakukan klik kanan dan pilih “Activate Server”.

Pengaturan pada Wonderware InTouch

Buatlah halaman dengan obyek – obyek berikut pada Wonderware InTouch. 2 buah lingkaran digunakan sebagai indikator input diskrit (alamat %I0.0 dan %I0.1), 2 buah persegi panjang digunakan sebagai indikator output diskrit (alamat %Q0.0 dan %Q0.1), dan slider digunakan sebagai indikator input analog (alamat %IW64).

Untuk pengaturan tag name dipilih tipe I/O, kemudian access name dan item harus dikonfigurasi. Item disesuaikan dengan item name di FS Gateway. Berikut ini contoh konfigurasi untuk I/O diskrit.

Sedang berikut ini contoh konfigurasi untuk I/O analog.

Untuk access name boleh dinamai apa saja. Node name dikosongkan karena dilakukan pada 1 komputer. Application name harus diberikan “FSGateway” dan topic name diberikan “OPCObject_OPCGroupObject” (misalkan “OPC_DeviceGroup”).

Running

Setelah semua konfigurasi benar, maka kita jalankan WindowViewer untuk melihat hasilnya.

Untuk mengecek status DeviceGroup dan status masing – masing I/O bisa dilakukan melalui bagian “Diagnostics” pada SMC berikut.

Kita juga bisa membuka OPC Quick Client dari KepServerEx untuk melihat status masing – masing tag sebagai berikut.

Semoga bermanfaat!

Catatan tambahan:

• Saat mengadakan perubahan di SMC, jangan lupa melakukan save changes, jika tidak perubahan tidak akan tersimpan.
• Saat mengadakan perubahan di SMC atau KepServer, matikan WindowViewer, kemudian nyalakan lagi.
• Ada kalanya DA Server di SMC perlu di-deactivate lalu di-activate lagi.
• “KepServerEx” dapat terus berjalan di background meski software sudah dimatikan. Hal ini dapat membuat Anda tidak bisa lagi mengakses setelah 2 jam. Untuk mematikan sepenuhnya, bisa dimatikan dari task manager, atau cukup restart komputer Anda.

KepServerEx ialah sebuah program yang menyediakan OPC server dan OPC client dengan demo version yang dapat digunakan selama 2 jam. OPC ialah protokol terbuka yang dapat digunakan untuk komunikasi berbagai brand peralatan atau software otomasi industri. Anda bisa membaca posting lama saya tentang OPC dan KepServerEx di sini.

Pengaturan di KepServerEx 6.6

Bukalah halaman “KepServerEx Configuration”. Pada bagian “Connectivity” lakukan klik kanan, dan pilih “New Channel” untuk membuat Channel baru.

Akan muncul berbagai tipe channel, sesuai dengan pilihan saat anda meng-install KepServerEx. Pilihlah tipe “Simulator”, karena kita memerlukan simulasi I/O. Berilah nama channel anda, misalnya “ChannelSim”.

Setelah itu, kita membuat device baru dengan melakukan klik kanan pada “ChannelSim” dan memilih “NewDevice”. Tidak ada yang secara khusus perlu diubah. Berilah nama, misalnya “Device Sim”.

Kemudian buatlah tag dengan melakukan klik kanan pada area tag dan pilih “New Tag”.

Berilah nama tag, misalnya “input1”, dan berikan address yang sesuai. Karena saya ingin membuat simulasi input diskrit, saya memberi tipe Boolean: “B0000”.

KepServerEx memberikan bantuan berupa daftar address yang sesuai untuk tipe data tertentu. Klik kiri di bagian paling kanan di “Address”, dan halaman berikut akan muncul.

Saya membuat 3 buah tag: analog (K0000), input1 (B0000), dan Random1 (RANDOM(1000,1,1000)). Tag terakhir mengacu pada fungsi Random (“RANDOM(Rate, Low Limit, High Limit)) yang menghasilkan bilangan acak dari 1 – 1000 dengan kecepatan 1000 ms.

Pengaturan di Wonderware InTouch

Di Wonderware InTouch, saya juga membuat 3 buah obyek yang akan mengakses tag pada “ChannelSim”: input1 (I/O discrete), analog (I/O integer) dan bil_random (I/O real). Selain itu saya membuat real time trend untuk menampilkan tag “Sine1” (gelombang sinusoidal) dari channel “Simulation Example”. Berikut ini halaman di InTouch.

Berikut ini pengaturan untuk tag “input1″, pada bagian “Item” diisikan nama tag yang didaftarkan pada KepServerEx. Meski saya buat sama, tapi tagname di InTouch tidak harus sama dengan item.

Berikut ini pengaturan access name untuk tag di atas.

Bagian application name harus diisi “server_runtime” untuk KepServerEx 6. Sedang topic name harus diisi: “ChannelName_DeviceName”. Sesuai dengan konfigurasi sebelumnya, maka topic name yang saya gunakan: “ChannelSim_DeviceSim”.

Sedang untuk tag wave (I/O real) pada real time trend, dengan prinsip yang sama, saya menggunakan pengaturan access name sebagai berikut.

Simulasi melalui OPC Quick Client dari KepServerEx

Simulasi bisa dilakukan dengan memilih icon “OPC QC” di bagian kanan atas KepServerEx Configuration. Setelah terbuka, pilih bagian “ChannelSim.DeviceSim”, sehingga area sebelah kanan akan menampilkan tag yang kita buat.

Untuk melakukan perubahan nilai tag, pilih semua tag, klik kanan dan pilih “Synchronous Write…”.

Halaman di bawah akan muncul. Isikan nilai yang anda inginkan pada kolom “WriteValue”, dan anda dapat melihat hasilnya pada aplikasi InTouch (via WindowViewer).

Berikut ini video yang menunjukkan hasil simulasi pada Wonderware InTouch dengan I/O dari KepServerEx.

Semoga bermanfaat!

Akhir 2018 yang lalu, setelah 5 tahun off karena studi lanjut, saya dan para mahasiswa MK Automasi 1 kembali mengadakan pameran tugas akhir kuliah dengan tema “Automation in Sport and Entertainment”. Dalam waktu kurang dari 2 bulan, kelompok mahasiswa (beranggotakan 2 – 3 orang) harus merancang prototipe sistem otomatis di bidang olah raga dan hiburan.

Berikut ini beberapa hasil karya mereka yang cukup menarik.

Automatic ping pong trainer (Aaron, Alex, Keyson)

Mesin ini dapat membantu atlet tenis meja untuk berlatih secara mandiri. Bola ping pong akan  dilontarkan dari 3 pipa (dengan motor servo) yang berbeda secara acak. Disediakan 6 buah lobang dengan lampu di bagian atasnya. Pemain harus memasukkan bola ke dalam lobang dengan lampu yang menyala. Tersedia 3 level permainan: slow, medium, fast yang dapat disesuaikan dengan tingkat kemahiran pemain.

Berikut ini video singkatnya:

Smart circuit (Johanes, Jeremy, John)

Sistem ini berusaha mewujudkan sirkuit balapan mobil dengan beberapa fitur otomatis. Pintu masuk sirkuit dapat terbuka secara otomatis sesuai ada tidaknya pengunjung, Atap area penonton akan naik secara otomatis jika hujan datang (dideteksi sensor air). Jumlah lap yang dilalui mobil akan ditampilkan secara otomatis, dan simulasi api akan diaktifkan jika mobil melewati garis finish pada lap terakhir.

Automatic Swimming Pool (Handy, Putu, Ardo)

Kelompok ini merancang sistem kolam renang otomatis yang dapat melakukan pengisian dan pengosongan kolam sesuai ketinggian yang diinginkan. 3 buah sensor level diskrit digunakan untuk tujuan ini. Proses permbersihan kolam juga dapat dilakuan secara otomatis. Selain itu lighting dan sistem pintu masuk/keluar kolam juga diatur secara otomatis.

Smart soccer stadium (Evert, Jischak, Hans)

Sistem ini merupakan miniatur stadion sepak bola otomatis. Konsepnya ialah lapisan rumput lapangan sepak bola dapat digulung secara otomatis, sehingga jika stadion digunakan untuk kebutuhan lain (konser musik misalnya), rumput tidak rusak karena diinjak banyak orang. Penghitungan penonton dan penghitungan bola yang masuk ke gawang juga dilakukan secara otomatis.

Smart outdoor stage system (Daniel, Enzo, Vincent)

Sistem ini bertujuan untuk membuat sistem panggung outdoor yang aman dan nyaman. Pengunjung dikelompokkan sesuai kelas tiket. Pembukaan pintu masuk dan keluar tiap kelas diatur secara otomatis. Atap juga akan naik secara otomatis jika turun hujan. Selain itu,  penampil juga dapat memilih lampu panggung dengan beberapa variasi.

Escape Room (Leo, Irvin, Steven)

Sistem ini merupakan miniatur permainan escape room yang sedang nge-trend  di Indonesia. Inti dari permainan ini ialah bagaimana seseorang dapat keluar dari ruangan tertutup dengan memanfaatkan beberapa clues yang diberikan. Meski secara teknis otomasi sistem ini cukup sederhana (misal: mengeluarkan kartu petunjuk jika pemain menyentuh barang tertentu), namun saat pameran, maket ini cukup digemari pengunjung karena menantang kreativitas seseourang dalam memecahkan masalah.

Meet the winner: The Shelter (Jason, Adit, Kevin)

Setiap tahun, pengunjung diminta untuk memilih sistem otomatis favorit mereka. Dan kali ini pemenangnya adalah The Shelter, permainan yang mengambil tema survival dari kepungan zombie. Menarik bukan?

Mulanya pemain harus memecahkan puzzle berikut sebelum permainan berjalan.

Setelah itu, 2 pemain dapat menggunakan 2 buah laser pointer dengan warna yang berbeda untuk “membunuh” zombie. Beberapa zombie bergerak ke kiri dan ke kanan (digerakkan oleh motor servo). Saat laser pointer mengenai sensor cahaya, maka zombie akan “mati” dan rebah sesaat (juga digerakkan oleh motor servo). Secara konsep, warna yang berbeda akan memberikan pembacaan yang berbeda pada sensor cahaya, sehingga jumlah zombie yang dibunuh 2 pemain dapat dihitung dan dibandingkan pada akhir permainan. Namun pembedaan ini belum berhasil dilakukan dengan baik.

Berikut ini video singkatnya:

Pada akhirnya, pameran ini bertujuan untuk merayakan semangat dan kerja keras mahasiswa dalam mempelajari automasi. Semoga ilmunya bermanfaat untuk masa depan kalian guys!

Note: tangan kami membentuk lambang petir (elektro), bukan dukungan pada capres tertentu :)

1. Gratis dan legal
2. Dapat digunakan untuk membuat program yang relatif kompleks pada PLC (menggunakan instruksi analog, memprogram dengan bahasa selain ladder diagram, dll)
3. Dilengkapi dengan simulator supaya mahasiswa bisa memprogram tanpa PLC dimanapun mereka berada

Sudah lama saya mendengar tentang Codesys, namun baru beberapa minggu lalu saya ada kesempatan untuk mempelajarinya. Mantan mahasiswa saya yang bekerja sebagai automation engineer di Belanda juga menyarankan pada saya untuk menggunakan program ini di kelas.

Ternyata benar, Codesys melampau ekspektasi saya.

Download dan instalasi

Codesys dapat di-download secara gratis (dan legal) dengan  melakukan registrasi terlebih dahulu pada web Codesys. Setelah itu, anda bisa mendownload “Codesys Development System V3” di link berikut. Versi ini ialah versi terbaru saat tulisan ini dibuat, dan dapat mengakomodasi berbagai versi Windows (termasuk Windows 10 64 bit).

Setelah selesai, anda bisa melakukan instalasi layaknya program pada Windows. Proses download dan instalasi memakan waktu cukup lama karena ukuran file yang relatif besar (lebih dari 1 GB).

Codesys mengadopsi standar pemrograman PLC 61131-3

Pada mulanya saya hanya mengharapkan bisa menggunakan Codesys untuk memprogram PLC dengan ladder diagram menggunakan instruksi – instruksi lanjut/analog. Lebih dari itu, Codesys ternyata mengadopsi sepenuhnya standar pemrograman PLC 61131-3 [1]. Hal ini berarti Codesys mendukung beberapa fitur berikut.

Perlunya deklarasi tipe data untuk setiap “obyek” pada pemrograman. Berikut ini contoh tag name pada Codesys dan tipe datanya.

Standar ini juga mendorong penggunaan variables lokal dan global pada pemrograman. Variabel umumnya digunakan untuk mewakili input/output fisik PLC.

Pada standar 61131-3, dalam sebuah configuration untuk memecahkan suatu masalah kontrol, bisa digunakan lebih dari satu resources yang terdiri dari beberapa programs untuk menyelesaikan beberapa tasks. Hal ini berarti Codesys dapat digunakan untuk membuat beberapa program untuk beberapa PLC untuk menyelesaikan masalah yang kompleks.

Bahasa pemrograman yang dapat digunakan pada standar ini meliputi: ladder diagram, structure text, instruction list, dan function block diagram. Selain itu juga disediakan sequential function chart yang bersifat menunjukkan gambaran global suatu sistem. Codesys memfasilitasi semua bahasa pemrograman tersebut.

Simulator pada Codesys

Setelah membuat program, kita perlu melakukan simulasi untuk memastikan benar tidaknya program tersebut. Codesys memiliki fitur simulasi, sehingga tidak perlu ada PLC fisik untuk melihat hasil eksekusi program. 

Posting – posting saya berikutnya akan membahas lebih jauh tentang penggunaan Codesys untuk memprogram PLC.

Sumber:

1. http://www.plcopen.org/pages/promotion/publications/downloads/intro_iec_march2013.pdf

Pernahkah anda membuat program PLC yang sangat panjang karena sistem yang anda buat sangat kompleks? Ada kalanya program yang panjang tidak bisa dihindari, namun sangat baik jika Anda sebagai PLC programmer mencari cara untuk membuat program anda lebih pendek/efisien.

sumber gambar: https://bit.ly/2QSXCdm

Mengapa?

Seperti halnya pemrograman dengan bahasa konvensional (misalnya C atau Pascal), programmer bisa mendapatkan hasil yang lebih baik dengan memecah programnya menjadi bagian – bagian kecil (di bahasa C disebut functions) karena [3]:

• Reusability – bagian program tertentu yang sering berulang tidak perlu dibuat berkali – kali, namun cukup dibuat dalam 1 fungsi (function) yang nantinya dapat dipanggil jika diperlukan. Hal ini membuat pemrograman lebih efisien.
• Abstraction – kita dapat “menyembunyikan” detail yang kompleks bagi “pengguna” fungsi pada program kita. User hanya perlu mengetahui:
  1. Nama fungsi
  2. Apa yang dikerjakan fungsi tersebut
  3. Parameter input dari fungsi
  4. Outout yang dihasilkan fungsi
• Easy to debug – melakukan pencarian kesalahan pada program yang pendek tentunya jauh lebih mudah dari pada program yang sangat panjang

Bagaimana?

Organisasi atau pengaturan program pada PLC ini didorong oleh standar pemrograman 61131-3 pada bagian Common Element [1].

Salah satu yang ditekankan ialah perlunya Program Organizational Unit (POU) untuk membagi program PLC menjadi 3 jenis:

• Function
• Function Block
• Program

Function di sini memiliki pengertian yang mirip dengan function pada bahasa C atau procedure pada Pascal. Function dapat disediakan oleh vendor atau user bisa membuatnya secara mandiri dengan menuliskan beberapa baris program yang akan sering dipanggil ke dalam sebuah function.  Ciri dari function adalah jika input yang diberikan sama, maka output yang dihasilkan juga akan selalu sama atau konsisten.

Contoh Function bawaan dari vendor: fungsi ADD untuk penjumlahan, DIV untuk pembagian, dan MUL untuk perkalian. Di akhir posting ini akan diberikan contoh sederhana bagaimana user dapat membuat function sendiri

Function block (FB) memiliki sifat lebih kompleks dari function. Saat diberi input yang sama, FB dapat memberikan hasil yang berbeda karena FB juga bergantung dari variabel internal maupun eksternal yang nilainya dapat berubah – ubah sesuai dengan hasil eksekusi program pada saat itu. Dengan kata lain FB dapat merekam “pengalaman” PLC sebelumnya, sedangkan function tidak.

Berikut ini contoh interface untuk mengakses sebuah FB [1]:

Dari sini terlihat bahwa pengguna cukup mengetahui ada 2 variabel input dengan tipe Boolean dan 1 variabel output dengan tipe Boolean dari fungsi “Example”.

Contoh FB: blok kontrol PID. Karena FB ini kompleks, umumnya pembuat program ingin mempermudah pengguna dengan menyembunyikan detail yang kompleks. FB ini dapat ditulis dengan bahasa – bahasa standar IEC 61131-3, bahkan bisa diprogram dengan bahasa lain, misalnya bahasa C. Berikut ini contoh pada PLC Siemens S7 200 [4]:

Program adalah keselurahan kode program termasuk di dalamnya function dan FB. Jadi, program ini adalah program PLC yang kita kenal pada umumnya.

Organisasi Program pada PLC Siemens S7 200

Hampir semua vendor PLC memiliki mekanisme untuk organisasi program ini. Berikut ini contoh pada PLC Siemens S7 200. Sebagai catatan, PLC ini merupakan tipe yang paling dasar dan lama (sekarang sudah discontinued) dari Siemens sehingga organisasi yang diberikan masih sederhana tidak sepenuhnya sama dengan standar di atas.

Program dibagi menjadi 3: MAIN, SBR_0 (Subroutine), dan INT_0 (Interrupt). SBR dan INT jumlahnya bisa lebih dari 1. Pada posting ini hanya diberikan contoh untuk SBR saja.

Pada MAIN kita dapat memprogram seperti biasa, sedang pada Subroutine kita bisa menuliskan potongan program kecil (mirip dengan function) yang akan sering dipanggil. Subroutine dapat dipanggil dengan program sebagai berikut di MAIN [4]:

Kemudian kita klik bagian SBR_0, dan kita bisa memasukkan program yang relevan. Misalnya kita ingin melakukan proses penjumlahan dan pengurangan setiap kali SBR_0 dipanggil. Program di SBR_0 akan berhenti dieksekusi jika ouput RET (return) diaktifkan [4].

Cukup sekian untuk posting kali ini. Semoga bermanfaat.

Sumber:

1. PLCOpen, “IEC 61131-3: a standard programming resource”
2. John, K. dan Tiegelkamp, M. “IEC 61131-3: Programming Industrial Automation Systems”
3. Zachary, J.L., “https://www.cs.utah.edu/~zachary/computing/lessons/uces-10/uces-10/node11.html”
4. Siemens, “Simatic S7 200 Programmable Controller – System Manual”

1. Fitur Symbol Factory tidak muncul di Wizard (untuk InTouch versi 10.1 ke bawah)

Solusi : Hal ini terjadi karena saat instalasi Anda hanya menekan tombol Next sampai selesai. Untuk memperbaiki tekan setup.exe pada source Wonderware InTouch, pilih Modify, lalu pastikan semua pilihan tercentang saat proses instalasi.

2. Muncul pesan “Windowmaker/WindowViewer is already active” saat akan membuka Application manager

Solusi : tekan ctrl + alt + del, masuk ke Task Manager – Process, lakukan End Process dari “spcpro.exe”

3. Muncul pesan “Computer name is currently editing the application” saat akan membuka aplikasi InTouch dari Application Manager.

Solusi : masuk folder aplikasi yang bersangkutan, dan hapus file “appedit.lok”

4. Gambar aplikasi InTouch menjadi kacau saat dibuka di komputer atau LCD dengan resolusi layar lain

Solusi : matikan penskalaan otomatis dengan masuk ke folder aplikasi, buka file INTOUCH.INI, isikan “ScaleForResolution = O”

5. Lupa password aplikasi InTouch (kontributor: e.one)

Buat aplikasi InTouch yang baru, dan buat password yang baru juga. Kemudian ambil file “password.bin” dan pindahkan ke folder aplikasi yang Anda lupa password-nya.

(Update 10/8/2019) Berikut ini daftar solusi dari beberapa permasalahan yang umum ada di Wonderware.

Note : tulisan ini hanya memberikan konsep umum, bukan tuntunan “step by step”

Wonderware Historian

Secara umum, fungsi WW Historian hanyalah mengatur supaya data dari WW InTouch (berupa memory tag atau I/O tag melalui I/O Server) dapat disimpan dalam database Microsoft SQL Server. Berikut ini gambaran umum WW Historian dari Pak Hartanto.

Konfigurasi dilakukan pada 2 bagian. Bagian pertama ialah System Management Console (SMC) yang sudah dilengkapi dengan Historian pada waktu instalasi. SMC ini dapat diakses pada folder Wonderware – Historian  di Start Menu.

Setelah itu bagian ke dua yang perlu dikonfigurasi ialah pada SQL Server Management Studio, media konfigurasi bawaan dari MS SQL Server.

Jika kita hanya menggunakan WW Historian, maka tidak ada hasil yang dapat dilihat oleh user, sehingga dibutuhkan SQL Client untuk melakukan query terhadap database MS SQL Server di atas. Query secara umum dapat dilakukan melalui SQL Server Management Studio, namun untuk kebutuhan aplikasi diperlukan suatu SQL Client yang dibuat terpisah. SQL Client bisa memanfaatkan WW Historian Client atau program buatan sendiri dengan bahasa pemrograman umum.

Wonderware Historian Client

Seperti pada tulisan di atas, WW Historian Client berfungsi untuk memberikan visualisasi yang dibutuhkan user dengan data dari database (via WW Historian). Visualisasi dapat berupa trend (real time dan historical), hasil query dalam tabel, report pada MS Word, dan workbook pada MS Excel. Aplikasi trend dan query bersifat standalone, sedang aplikasi report dan workbook hanya menambahkan Add-Ins Historian pada MS Word dan MS Excel.

Berikut ini contoh aplikasi trend pada WW Historian Client.

Ada kalanya WW Historian Client digunakan sebagai media belajar untuk memahami bahasa query database melalui WW Historian.  Hal ini karena biasanya muncul kesulitan yang diakibatkan oleh syntax yang digunakan sedikit berbeda dengan bahasa SQL biasa.

Demikian sekilas dari saya. Semoga bermanfaat!

Berikut ini gambaran sederhana dan penjelasannya.

1. Menerima dan menghasilkan sinyal analog

Untuk menerapkan PLC pada sistem analog, mula – mula harus dipahami dulu karakteristik dan konfigurasi modul analog input/output pada PLC Siemens S7 200 (misalnya menggunakan EM 235). Selain itu, analog addressing pada S7 200 dengan tipe data byte, word, double word juga harus dipahami.

2. Mengolah data analog untuk kebutuhan kontrol

Setelah data analog diterima, sering data tersebut harus dipindahkan dulu dengan instruksi data transfer (move). Kemudian dilakukan proses manipulasi data berupa perubahan ke tipe data yang lain (convert), operasi perbandingan (compare), operasi matematis untuk kebutuhan penskalaan atau penggunaan rumus matematika tertentu (math integer, floating point integer).

3. Memahami program control

Jika ladder diagram yang dibuat sederhana, maka satu program pada main saja sudah cukup. Namun bagaimana jika program kompleks dan sering kali mengulang bagian kecil program yang sama? Subroutine bisa digunakan di sini. Bagaimana supaya sistem merespons dengan segera jika ada kondisi urgent? Interrupt bisa dimanfaatkan di sini. Selain itu juga terdapat pengaturan flow program yang lain supaya pemrograman lebih efisien dan mudah dipahami.

4. Membaca real time clock

Dalam suatu proses, ada kalanya dibutuhkan penggunaan variabel waktu. Misalnya lampu taman harus mati setiap jam 5 pagi dan harus menyala setiap jam 5 sore secara otomatis. Untuk itu RTC pada S7 200 harus diaktifkan dan dimanfaatkan (RTC built in pada S7 200 tipe CPU 224 ke atas).

5. Membaca rotary encoder dengan instruksi high speed counter

Rotary encoder adalah salah satu jenis sensor yang memiliki frekuensi tinggi. Untuk membaca encoder pada PLC tidak cukup menggunakan input biasa dan instruksi counter pada umumnya. Pada S7 200 harus dilakukan konfigurasi input dan instruksi high speed counter untuk membacanya. PLC jenis lain mungkin memerlukan sebuah modul eksternal untuk membaca encoder tersebut.

6. Penerapan kontroler PID

S7 200 tidak hanya dapat mengendalikan proses sekuensial, namun mulai merambah juga proses regulatory meski dalam skala kecil (terbatas). PLC ini dilengkapi dengan blok instruksi kontroler PID (termasuk autotuning-nya) sehingga PLC dapat difungsikan sebagai pengendali closed loop, misalnya untuk mengendalikan kecepatan motor.

Demikian sekilas kemampuan lanjutan PLC Siemens S7 200, semoga mendorong Anda untuk terus bereksplorasi!

Penilaian tugas hanya berfokus pada pemrograman PLC dan penerapan pada miniatur sistem (hardware + mekanik), sehingga sistem yang dibuat tidak menghasilkan produk sebenarnya, hanya menerapkan cara kerjanya saja.

Sistem mereka sebenarnya termasuk dalam kategori “sulit direalisasikan” sebagai tugas kuliah, karena sifatnya yang banyak memanfaatkan mekanik. Secara umum ada 3 tahapan kerja sistem :

• Kertas bekas dikirim ke tempat pencampuran
• Dilakukan pencampuran dengan air dan lem, kemudian diaduk
• Pemindahan hasil campuran ke tempat pengeringan

Berikut ini tampilan keseluruhan dari sistem.

Bagian pertama terdiri dari conveyor kecil yang membawa kertas bekas ke tempat pencampuran.

Conveyor akan berhenti saat kertas mengenai sensor cahaya. Diasumsikan kertas bekas telah memasuki tempat pencampuran.

Sebagai cairan pencampur, hanya digunakan air yang diletakkan di tangki hijau. Tangki tersebut dilengkapi dengan sensor ketinggian air (hanya memanfaatkan sifat air sebagai pengantar arus), sehingga jika tangki kosong akan diisi secara otomatis dan jika tangki penuh pengisian akan berhenti.

Di dalam tempat pencampuran dilengkapi dengan motor pengaduk sederhana, sehingga setelah cairan diberikan akan dilakukan pengadukan selama beberapa detik. Kemudian tempat tersebut akan bergerak miring secara otomatis (dengan memanfaatkan motor) dan akan memindahkannya ke kotak biru.

Bagian terakhir hanya bersifat simulasi, yaitu kotak biru akan bergerak ke tempat pengeringan  untuk tahap akhir.

Secara umum, sistem ini sebenarnya sulit untuk disederhanakan. Namun pengerjaan mekanik yang rapi membuat banyak pengunjung menyukainya.

Selamat Laurent dan Hendra!

Sebagai proyek akhir, mahasiswa diminta membentuk tim dan merancang suatu sistem otomatis. Tema proyek pada tahun ini adalah ”Green Automation”, dimana mahasiswa harus merancang dan membuat sistem otomatis yang mampu meningkatkan efisiensi bagi masyarakat/perusahaan dan/atau memperhatikan aspek pelestarian lingkungan (berupa miniatur / prototipe).

Tujuan penetapan tema ini ialah :

• Memicu kreativitas mahasiswa dalam menerapkan otomasi sistem di dunia nyata.
• Meningkatkan kepedulian mahasiswa terhadap aspek efisiensi energi di kalangan masyarakat/perusahaan dan  aspek pelestarian lingkungan.

Jumlah kelompok yang akan memamerkan karyanya ialah 9 kelompok. Adapun judul project yang diangkat oleh tim mahasiswa ialah :

1. Sistem Pemilah Sampah Otomatis
2. Mesin Pembeli Sampah
3. Sistem Otomatis untuk Pengolahan Kertas Bekas
4. Automatic Preservation for Cold Climate Animals
5. Wahana Permainan Peduli Lingkungan
6. Sistem Otomatis untul Perawatan Tanaman di Pinggir Jalan Raya
7. Otomasi Rumah Kaca untuk Penanaman Tomat Hidroponik
8. Self Parking Garage
9. Smart House

Seluruh kelompok bekerja luar biasa keras untuk meraih hasil maksimal. Bukan hanya untuk nilai, tapi untuk kebanggan sebagai seorang mahasiswa yang mampu menampilkan karya terbaiknya! Good job guys!

Beberapa karya mereka akan saya ulas di beberapa posting berikutnya. Don’t miss it! :D

Selain itu juga muncul pemikiran dalam benak saya, “mana batasan yang cocok diberikan untuk siswa SMK?”, “mana yang cocok untuk mahasiswa?”. Kebetulan beberapa waktu terakhir saya sering berkomunikasi dengan beberapa guru SMK karena SCADA muncul sebagai kompetensi dasar bagi siswa SMK bidang otomasi industri.

Kembali kepada batasan, karena siswa SMK lebih fokus untuk menjadi pelaksana (operator), maka konsep SCADA beserta penerapan untuk Human Macihne Interface (tanpa database, jaringan) dalam skala dasar (1 PC, 1 PLC) kemungkinan besar sudah cukup. Jika ingin dikembangkan, mungkin lebih baik kepada penerapan peralatan di PLC yang dimonitor dan dikendalikan dari SCADA Software.

Sedang untuk mahasiswa, sebaiknya menguasai konsep SCADA yang lebih luas, meliputi jaringan PLC, jaringan komputer, database, beserta fitur – fitur SCADA lainnya. Pengembangan bisa kepada integrasi bidang ilmu otomasi dengan IT.

Sekarang, waktunya santai di Bontang Kuala.. :D