Categories
PLC/SCADA

Programmable Logic Controller and Future

The future of programmable controllers relies not only on the continuation of new product developments, but also on the integration of PLCs with other control and factory management equipment. PLCs are being incorporated, through networks, into computer-integrated manufacturing (CIM) systems, combining their power and resources with numerical controls, robots, CAD/CAM systems, personal computers, management information systems, and hierarchical computer-based systems. There is no doubt that programmable controllers will play a substantial role in the factory of the future.

New advances in PLC technology include features such as better operator interfaces, graphic user interfaces (GUIs), and more human-oriented man/machine interfaces (such as voice modules). They also include the development of interfaces that allow communication with equipment, hardware, and software that supports artificial intelligence, such as fuzzy logic I/O systems.

Software advances provide better connections between different types of equipment, using communication standards through widely used networks. New PLC instructions are developed out of the need to add intelligence to a controller. Knowledge-based and process learning–type instructions may be introduced to enhance the capabilities of a system.

The user’s concept of the flexible manufacturing system (FMS) will determine the control philosophy of the future. The future will almost certainly continue to cast programmable controllers as an important player in the factory. Control strategies will be distributed with “intelligence” instead of being centralized. Super PLCs will be used in applications requiring complex calculations, network communication, and supervision of smaller PLCs and machine controllers.

If you want to know about PLC, PLC Programming and Applications buy my books (in Indonesian) or download my free ebook (also in Indonesian).

Categories
FPGA

Purwarupa Mikroprosesor berbasis FPGA ALTERA EPF10K10 dengan Deskripsi VHDL

ABSTRACT

It has been designed and implemented an FPGA-based microprocessor prototype using Altera EPF10K10 and VHDL description then compiled and simulate using MAX+Plus II software. The microprocessor prototype is implementing using the Wizard A-01 development board and its assembly program stored in ROM. To decode and execute the instruction, it used Control Unit, which will send control signal to other components. The 16 instructions is implementing in this microprocessor prototype. This microprocessor prototype has 8-bit data bus and 4-bit address bus, implemented using 375 logic cells, operating at 14.72 MHz clock (maximum) and 3.68 MIPS.

PENDAHULUAN

Mikroprosesor telah berkembang menjadi bagian penting dalam dunia elektronika. Untuk menggunakan mikroprosesor, pengguna tinggal menyusun suatu program dengan memanfaatkan instruksi mesin (assembly) yang dimiliki oleh mikroprosesor tersebut. Adanya komponen register serta Arithmetic and Logic Unit (ALU) memungkinkan mikroprosesor dapat menjalankan berbagai macam komputasi, mulai dari komputasi sederhana hingga yang kompleks.

Menurut Turley (2002) Kendala yang dihadapi dalam perancangan mikroprosesor adalah mahal dan lamanya fabrikasi. Untuk mengatasi kendala waktu dan biaya fabrikasi, mikroprosesor dapat diimplementasikan dalam Field Programmable Array (FPGA). FPGA merupakan piranti yang bersifat dapat dikonfigurasi-ulang (reconfigurable). FPGA memiliki komponen kombinasional dan sekuensial dalam tiap sel logik-nya, sehingga memungkinkan FPGA dapat digunakan untuk implementasi rangkaian kombinasional dan rangkaian sekuensial. Dengan teknologi FPGA, implementasi rancangan sistem digital dapat dilakukan secara cepat (Maxfield, 2004).

Tujuan penelitian ini adalah merancang dan mengimplementasikan sebuah mikroprosesor sederhana (purwarupa mikroprosesor) dalam FPGA menggunakan deskripsi VHDL (VHSIC Hardware Description Language).

(informasi selengkapnya bisa diunduh disini)

Categories
FPGA

Implementasi Prototipe Sistem Kontrol Elevator Berbasis FPGA Menggunakan VHDL

Pendahuluan

Pada perkembangan saat ini elevator memiliki sistem kontrol yang canggih. Fasilitas yang ada semakin kompleks dan sistem kontrolnya menjadi semakin rumit. Elevator saat ini sudah dilengkapi sistem kontrol yang menggunakan PLC, mikrokontroler maupun mikroprosesor. Sedangkan FPGA merupakan media alternatif yang dapat digunakan implementasi sistem kontrol elevator tersebut.

Dalam penelitian ini dibuat prototipe rangkaian sistem kontrol elevator sederhana, yang rancangannya dibuat dengan deskripsi VHDL dan diimplementasikan pada FPGA Altera keluarga FLEX-10K seri EPF10K10. Perangkat lunak yang digunakan adalah MAXplus+II. Sistem kontrol elevator ini digunakan untuk mengendalikan elevator 12 lantai.

Perancangan Sistem Kontrol Elevator

Sistem kontrol elevator yang dibuat dapat mengendalikan 12 lantai. Masukan kontrol berupa sinyal yang mewakili posisi tiap lantai dan sinyal keluaran berupa lantai tujuan. Sistem kontrol bekerja sebagai berikut: elevator akan bergerak pada satu arah selama masih ada permintaan lantai pada arah yang sama dan jika tidak ada permintaan lantai pada arah yang sama, elevator akan berhenti dan menjadi idle, atau berubah arah jika ada permintaan lantai dengan arah yang berlawanan.

Secara umum arsitektur VHDL dari sistem kontrol elevator mengarah pada penggunaan sistem memori. Masukan dari luar sistem akan diidentifikasikan sebagai masukan yang mengisi alamat memori dengan sinyal bit satu dan kemudian akan diakses oleh sistem kontrol. Untuk memudahkan perancangan sistem kontrol dibagi dalam beberapa blok, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2, yang komunikasi antar blok-nya digunakan beberapa sinyal.

(informasi selengkapnya bisa diunduh disini)

Categories
FPGA

Prototipe Pengatur Lampu Lalu-lintas berbasis FPGA ALTERA EPF10K10 Menggunakan VHDL

Abstrak

Telah dibuat sebuah Pengatur Lampu Lalu Lintas berbasis FPGA dengan menggunakan kode VHDL. Sistem pengatur lalu lintas ini terbagi menjadi dua mekanisme, yaitu kontrol otomatis dan kontrol manual, yang masing-masing terdiri dari beberapa modul yang diimplementasikan dengan VHDL. Pengatur lampu lalu lintas ini dapat mengatur waktu interval nyala lampu sehingga tidak stagnan, melainkan adaptif, baik itu berdasarkan waktu jam digital (kontrol otomatis), maupun berdasarkan pengaturan yang didefinisikan oleh pengguna (kontrol manual). Alat ini dapat bekerja dipersimpangan dengan jumlah n-jalur, misalnya perempatan, pertigaan, dan sebagainya. Hal ini dikarenakan modul terbagi menjadi modul lalu lintas inti dan modul lalu lintas unit. Rancangan alat memakai Embedded Array Block (EAB) dalam FPGA Altera EPF10K10 sebagai memori dengan penggunaan Memory Bits sebesar 96 dan Memory Utilized 1%, hasilnya menggunakan perancangan berbasis VHDL membutuhkan 327 Logic Elements atau 56% dari kapasitas total logic Element (LE) di dalam FPGA Altera EPF10K10.

PENDAHULUAN

Semakin meningkatnya jumlah kendaraan bermotor di indonesia dalam beberapa tahun terakhir ini mengakibatkan meningkatnya arus lalu lintas. Alat pengatur lalu lintas yang umum digunakan adalah pengatur lampu lalu lintas (traffic light). Fungsi pengatur lampu lalu lintas adalah untuk pengaturan, pengarahan atau peringatan pada pengendara maupun pejalan kaki dengan memakai tanda lampu lalu lintas sebagai petunjuk berhenti atau berjalan. Penempatan lampu lalu lintas pada persimpangan jalan ditujukan agar kemacetan yang umumnya banyak terjadi pada persimpangan jalan yang merupakan tempat bertemunya beberapa arus lalu lintas dapat dikurangi. Selain penempatan lampu lalu lintas yang tepat, pengaturan waktu siklus (cycle time) juga mutlak diperlukan karena pengaturan waktu siklus yang kurang tepat akan menyebabkan ketertundaan yang tinggi dan antrian yang panjang sehingga menimbulkan rasa ketidaknyamanan bagi para pemakai jalan. Hal ini banyak terlihat di beberapa persimpangan daerah ibukota yang padat, banyak pengaturan fase dan waktu siklus yang sudah tidak sesuai dengan kondisi persimpangan, namun masih saja dipakai sehingga kemacetan akibat waktu tundaan yang tinggi dan antrian panjang pun tidak terelakkan, diikuti oleh pelanggaranpelanggaran lalu lintas.

Pelanggaran terhadap lampu lalu lintas tidak hanya terjadi pada jam-jam puncak kesibukan, pada jam-jam saat arus lalu lintas sepi juga sering terjadi pelanggaran lalu lintas yaitu kecenderungan para pengguna jalan untuk tidak mematuhi lampu lalu lintas karena waktu siklus yang terlalu lama dan volume kendaraan pada persimpangan sangat kecil. Untuk itu perlu dikembangkan pengatur lampu lalu lintas yang memiliki waktu siklus dan fase yang dapat diatur dari waktu ke waktu selama 24 jam. Sehingga jumlah tundaan yang tinggi, antrian yang panjang dan jumlah pelanggaran lalu lintas yang tinggi dapat dikurangi seminimal mungkin. Pengembangan pengatur lampu lalu lintas ini amat penting, karena hasilnya dapat mempengaruhi kehidupan sehari-hari masyarakat. Efisiensi sistem juga merupakan hal yang penting untuk setiap kota besar.

Untuk itu, maka dirancang sebuah alat pengatur lampu lalu lintas berbasis FPGA Altera EPF10K10 menggunakan VHDL. FPGA atau Field Programmable Gate Array adalah rangkaian digital terintegrasi yang terdiri dari blok logika yang dapat dikonfigurasi dan dapat diprogram, serta blok interkoneksi yang dapat dikonfigurasi diantara blok-blok ini. Papan pengembangan FPGA yang digunakan dalam perancangan adalah Wizard FLEX-A01 Experiment Board, yang merupakan papan pengembang FPGA berbasis RAM tipe EPF10K10LC84 (Keluarga Flex 10K) dari ALTERA dengan kapasitas 10.000 gerbang (gates) logika dan 576 logic element serta 6.144 bit RAM dengan Konektor JTAG untuk koneksiByteblaster.

Perancangan ini dilakukan dengan menggunakan kode VHDL atau VHSIC (Very High Speed Integrated Circuits) Hardware Description Language. VHDL adalah sebuah Hardware Description Language (HDL) yang mampu mendeskripsikan sifat atau watak rangkaian atau sistem digital dan merupakan HDL pertama yang mendapat standarisasi dari Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) melalui IEEE 1076 dan sebagai tambahan standar, IEEE 1164.

(informasi selengkapnya bisa diunduh disini)

Categories
DSP

Kelebihan Pemrosesan Sinyal Digital

Ada beberapa alasan mengapa digunakan pemrosesan sinyal digital pada suatu sinyal analog. Pertama, suatu sistem digital terprogram memiliki fleksibilitas dalam merancang-ulang operasi-operasi pemrosesan sinyal digital hanya dengan melakukan perubahan pada program yang bersangkutan, sedangkan proses merancang-ulang pada sistem analog biasanya melibatkan rancang-ulang perangkat keras, uji coba dan verifikasi agar dapat bekerja seperti yang diharapkan.

Masalah ketelitian atau akurasi juga memainkan peranan yang penting dalam menentukan bentuk dari pengolah sinyal. Pemrosesan sinyal digital menawarkan pengendalian akurasi yang lebih baik. Faktor toleransi yang terdapat pada komponen-komponen rangkaian analog menimbulkan kesulitan bagi perancang dalam melakukan pengendalian akurasi pada sistem pemrosesan sinyal analog. Di lain pihak, sistem digital menawarkan pengendalian akurasi yang lebih baik. Beberapa persyaratan yang dibutuhkan, antara lain penentuan akurasi pada konverter A/D (analog ke digital) serta pengolah sinyal digital, dalam bentuk panjang word (word length), floating-point versus fixed-point arithmetic dan faktor-faktor lain.

Sinyal-sinyal digital dapat disimpan pada media magnetik (berupa tape atau disk) tanpa mengalami pelemahan atau distorsi data sinyal yang bersangkutan. Dengan demikian sinyal tersebut dapat dipindah pindahkan serta diproses secara offline di laboratorium. Metode-metode pemrosesan sinyal digital juga membolehkan implementasi algoritma-algoritma pemrosesan sinyal yang lebih canggih. Umumnya sinyal dalam bentuk analog sulit untuk diproses secara matematik dengan akurasi yang tinggi.

Implementasi digital sistem pemrosesan sinyal lebih murah dibandingkan secara analog. Hal ini disebabkan karena perangkat keras digital lebih murah, atau mungkin karena implementasi digital memiliki fleksibilitas untuk dimodifikasi.

Kelebihan-kelebihan pemrosesan sinyal digital yang telah disebutkan sebelumnya menyebabkan pemrosesan sinyal digital lebih banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Misalnya, aplikasi pengolahan suara pada kanal telepon, pemrosesan citra serta transmisinya, dalam bidang seismologi dan geofisika, eksplorasi minyak, deteksi ledakan nuklir, pemrosesan sinyal yang diterima dari luar angkasa, dan lain sebagainya.

Namun implementasi digital tersebut memiliki keterbatasan, dalam hal kecepatan konversi A/D dan pengolah sinyal digital yang bersangkutan. (Proakis dan Manolakis, 1992)

Daftar Pustaka

Proakis, John G. dan Dimitris G. Manolakis, 1992, “Digital Signal Processing: Principles, Algorithms, and Applications“, Macmillan Publishing Company, New York, USA.

Categories
FPGA

Vending Machine Control System Prototype using ALTERA FPGA EPF10K10

Abstract

The objective of this project is to design and build an FPGA based vending machine control system prototype using VHDL desig and modular approach. Vending Machine has its own comparative advantages compared with conventional purchasing mechanism; it provides better accessibility and practicality, not to mention anonymity and limitless purchasing time. These advantages become apparent in big metropolis city where the demand over practicality to purchase daily needs such as beverages and snacks is high. Vending machine is designed with the fixed control over its nominal money input and its product price and variety, due to the user’s demand. This control system has tendency to be static and hard to modify neither its nominal money input nor its product price and variety. Thus, it is proposed to design the decent, easily configured and modified control system by the user so that it can be applied respectably to the needs.

The FPGA based Vending Machine’s control system is designed using VHDL design and modular approach. This approach is held with the main principal of dividing the whole system into modules implemented through VHDL. Eventually these modules will be integrated and compiled using the Max+plusII software. The design runs smoothly on the ALTERA EPF10K10 development board.

Introduction

Vending Machine is one of the most practical selling device applicable in many countries. The history of vending machine began at 215 BC when a mathematician named Hero designed the tool for a temple in Alexandria, Egypt, to pour holly water if people put on a bronze coin. Basically almost every product can be sold through vending machine, include foods and drinks. Even in 1980 in Paris, the vending machine which sells wine, beer and liquor existed. In countries like Japan, with rapid development of vending machine, it can be found variety and amount of this device which sells clothes, flowers, milk, cigarette, stamp, condom, cologne, baseball card, book, bait, comic book, cassette, and CD, lottery ticket, camera and film. In many developed country like Germany, France, and Singapore, almost all of the train ticket selling is through vending machine.

In Indonesia, along with the trend of growing number of population and the growing activities and business in which creates the escalating demand over practicality, the presence of vending machine would be very helpful. Vending machine has its own comparative advantages such as practicality accessibility, not to mention how it provides anonymity and limitless time of transaction. These advantages considered significantly important in big metro cities and also in student cities, where practically in purchasing beverages and drinks becomes priority.

Typically Vending machine is designed with fixed control over its nominal money input and its product price and variety, due to the user’s demand. This control system has tendency to be static and hard to modify neither its nominal money input nor its product price and variety. Thus, this project is to design the decent, easily configured and modified control system by the user so that it can be applied respectably to the needs. The Vending Machine’s control system is designed based on FPGA and using VHDL design approach.

(More information? Download here…)

Categories
DSP

Pembuatan Ekualiser 10-Band Stereo Digital dengan Algoritma Penapis Lolos-pita Tanggap Impuls Tak-Hingga

ABSTRAK

Telah dibuat sebuah aplikasi ekualiser menggunakan algoritma Penapis Lolos-pita Tanggap Impuls Tak-hingga (IIR – Infinite Impulse Response). Dengan ekualiser tersebut dapat diubah penguatan pada tingkat frekuensi tertentu, sehingga dapat ditonjolkan suara bass, trebel maupun vokal dari suatu sinyal audio.

Salah satu teknik dasar yang merupakan komponen utama dalam pembuatan sebuah ekualiser adalah penapisan. Teknik penapisan digunakan untuk meloloskan beberapa sinyal tertentu dan memblokade lainnya. Penapis Lolos-pita Tanggap Impuls Tak-hingga adalah salah satu teknik penapisan yang menggunakan metode rekursif (menggunakan keluaran sebelumnya sebagai masukan saat ini dan digunakan untuk mendapatkan keluaran saat ini).

PENDAHULUAN

Ekualiser merupakan salah satu komponen efek suara (sound effect) yang biasanya terdapat dalam sebuah pemutar audio. Hampir semua pemutar audio dilengkapi dengan komponen ini. Keberadaan komponen ini menjadi penting mengingat fungsinya yang dapat mengatur penguatan masing-masing pita frekuensi secara terpisah. Ekualiser digunakan untuk melakukan seleksi terhadap suatu frekuensi tertentu dan mengubah kuat bunyi (gain) pada tingkat frekuensi tersebut. Dulunya komponen ekualiser ini terdapat dalam pemutar audio dan dibuat secara perangkat keras. Namun kini dengan kemajuan teknik pemrograman dan perkembangan bahasa pemrograman dapat diprogram sebuah ekualiser yang tentu lebih murah dengan kualitas yang tak kalah dari ekualiser secara perangkat keras.

(informasi selengkapnya bisa diunduh disini)

Categories
DSP

Transformasi Paket Wavelet, Dekomposisi Wavelet dan Korelasi pada Data Seismik Gn. Merapi, Jawa – Indonesia

Abstrak

Pada penelitian ini telah dilakukan eksplorasi dan pengujian Transformasi Paket Wavelet (TPW) dan Dekomposisi Wavelet yang dilanjutkan dengan proses korelasi terhadap data-data Gn. Merapi. Proses korelasi dilakukan untuk menghasilkan analisa kuantitaif tingkat kesamaan pada frekuensi-frekuensi tertentu (berkaitan dengan hasil Dekomposisi Wavelet).

Hasil dari TPW menunjukkan adanya gambaran pola (analisa kualitatif), sedangkan hasil Dekomposisi Wavelet yang dilanjutkan dengan proses korelasi menunjukkan adanya tingkat kesamaan sinyal pada frekuensi-frekuensi tertentu dan hal ini berkaitan dengan suatu event tertentu (analisa kuantitatif).

Pendahuluan

Mempelajari perilaku suatu gunung berapi sehingga didapatkan karakteristik dari gunung yang bersangkutan merupakan penelitian yang salah satunya dapat dimanfaatkan untuk mendukung sistem peringatan dini bencana alam (gunung berapi). Salah satu metode yang digunakan adalah dengan memanfaatkan data-data seismik gunung yang bersangkutan.

Gelombang seismik ditimbulkan oleh suatu gangguan elastis yang merambat dari satu tempat (titik) ke tempat (titik) yang lain melalui suatu medium, yaitu bumi. Secara alami, gelombang seismik dapat ditimbulkan karena adanya aktifitas kerak bumi (berupa pengangkatan, penurunan, tekanan atau pelipatan/patahan) dan aktifitas gunung berapi. Yang pertama dinamakan gelombang seismik tektonik (gempa bumi) sedangkan yang kedua dinamakan gelombang seismik volkanik. Piranti yang digunakan untuk merekam gelombang seismik dinamakan seismograf.

Data-data gelombang seismik yang telah terekam, kemudian diproses atau diolah untuk suatu tujuan atau kepentingan tertentu. Misalnya, dengan menggunakan rekaman data seismik gempa bumi (tektonik) dapat ditentukan pusat dan kedalaman gempa bumi yang bersangkutan. Sedangkan pada gunung berapi dapat digunakan untuk memperkirakan jenis aktivitas gunung berapi tersebut, seperti gerakan magma, guguran lava padat, gejala-gejala akan terjadinya letusan dan lain-lain.

(informasi selengkapnya bisa diunduh disini)

Categories
FPGA

Prototipe Kunci Digital Berbasis FPGA menggunakan VHDL dan Verilog

Dewasa ini sistem keamanan rumah menjadi hal yang penting untuk diperhatikan. Saat ini kunci konvensional yang masih dipakai secara luas dinilai kurang praktis dan aman. Berdasarkan hal ini telah dirancang sebuah kunci digital. Dengan kunci digital ini, masing-masing pengguna tidak perlu membawa kunci satusatu, cukup mengingat nomor PIN saja. Kunci digital ini juga lebih mudah diganti PIN-nya sewaktu-waktu.

Kunci digital dirancang berbasis FPGA. Rancangan dibuat dalam modulmodul dengan deskripsi VHDL dan Verilog, kemudian digabungkan secara skematik dengan perangkat lunak MAX+PlusII. Rancangan telah berjalan dengan baik pada piranti Altera FLEX-10K.

Kunci digital yang berhasil dibuat cukup aman karena dapat diset hingga satu juta kombinasi angka masukan. Rancangan yang dibuat hanya menggunakan sumber daya blok logika pada FPGA, sedangkan blok embeded-nya tidak digunakan. Rancangan dengan VHDL membutuhkan 243 sel logika sedangkan rancangan dengan Verilog membutuhkan 270 sel logika.

(informasi selengkapnya bisa diunduh disini)

Categories
Mikrokontroler

Prototipe Alat Ukur Daya berbasis Mikrokontroler AT89

Konsumsi listrik untuk masyarakat yang sudah melebihi produksi listrik yang mampu diberikan PLN menyebabkan masyarakat harus melakukan penghematan listrik sebaik mungkin.

Untuk membantu penghematan tersebut, dibuat prototipe alat ukur daya berbasis Mikrokontroler AT89S52 yang mampu menginformasikan beban daya yang terpasang saat itu dan memberikan tanda peringatan jika daya terpasang melebihi 75 Watt. Alat ini bekerja pada tegangan 220 Volt dengan frekuensi jala-jala sekitar 60 Hz.

Alat ukur daya ini terlah berhasil digunakan untuk mengukur daya suatu beban terpasang yang merupakan lampu dengan merek Dop mulai dari 10 hingga 100 Watt. Faktor ralat alat ini terburuk sebesar 2% untuk lampu 10 Watt dan terbaik 0,44% untuk lampu 25 Watt.

(informasi selengkapnya bisa diunduh disini)