Penerapan Single Board Computer untuk Sistem Kontrol di Industri.

Monday, 24 August 2009 05:40 Mada Jimmy
PDF
User Rating: / 4
PoorBest 

Perkembangan industri saat ini menuntut pemrosesan pada sistem kontrol yang semakin dinamis dalam setiap tahapan perancangan, pengoperasian, maupun perawatan. Peralatan yang kompak, fleksibel namun handal sangat dibutuhkan dalam merancang sistem dewasa ini. PLC (Programmable Logic Controller) sebagai "otak terprogram" diterapkan dalam banyak industri. Mikrokontroler khusus dan sistem berbasis PC atau SBC (Single Board Computer) untuk operasi tertentu juga menarik untuk dipertimbangkan.

SBC merupakan pilihan tepat jika kita memerlukan tingkat pemrosesan cukup tinggi, namun masih berada pada ukuran kompak yang sekelas mikrokontroler. Single Board Computer (SBC) merupakan komputer dengan ukuran kecil yang terdiri dari CPU, memory, media penyimpan serta modul antar muka lain yang dirakit dalam satu papan (PCB). Komputer ini sangat luas penggunaannya, mulai dari bidang kedokteran, pengendalian dan monitor pesawat, radar, telekomunikasi, database, sistem kendali di industri, pencitraan, peralatan bergerak, pengendalian robot, kiosk, finger scanning dan proses-proses lain yang membutuhkan perhitungan dan algoritma sederhana sampai kompleks.

Ukuran yang kecil menjadikan SBC semakin banyak diterapkan untuk embedded system, karena selain tidak banyak memakan tempat, SBC juga hanya membutuhkan energi yang relatif kecil untuk pengoperasiannya. Di pasaran banyak dijumpai berbagai macam SBC dari berbagai vendor dan memiliki variasi kemampuan sesuai kebutuhan. Bagian-bagian SBC Seperti halnya sebuah komputer pribadi, SBC memiliki semua yang dimiliki PC.

Perangkat keras (hardware) umumnya terdiri dari:

1. CPU

Central Processing Unit adalah pusat segala perhitungan logika dan aritmatika. Kecepatan berkisar antara 200Mhz sampai 600Mhz

2. Memori

Sebagai tempat penyimpanan program (aplikasi atau operating system) maupun data, berupa ROM dan RAM

3. Media Penyimpan

Sebagai tempat penyimpanan file yang cukup besar. Biasanya berupa SD, MMC atau Compact Flash.

4. Layar monitor (dengan layar sentuh)

Interaksi pengguna dan SBC secara langsung dilakukan melalui monitor LCD dilengkapi dengan layar sentuh. Bagian ini tidak selalu disertakan dalam setiap aplikasi, namun sangat berguna jika kita sedang mengembangkan sistem.

5. Antarmuka (interfacing)

Pemilihan SBC tentunya disesuaikan dengan sistem kontrol dan antarmukanya (interfacing). Antarmuka yang populer saat ini adalah Serial Communication, USB, I2C, SPI, PWM, Ethernet dan port untuk kamera.

6. RTC (Real Time Clock)

Bagian untuk menjaga agar SBC mengetahui waktu saat ini (tanggal, bulan, tahun, jam, menit, detik). Bateri kancing dipakai supaya modul RTC tetap beroperasi walaupun SBC dimatikan. Sedangkan perangkat lunak (OS) yang digunakan biasanya menggunakan Linux OS atau Windows CE Embedded. Bahasa pemrograman bisa menggunakan adalah C++ (GCC untuk Linux), Visual Studio .NET (Visual C/Visual Basic).

sbc-detail

Gambar 1. Bagian-bagian SBC

Keterangan gambar:

  1. konektor jaringan RJ 45 (Ethernet)
  2. konektor komunikasi serial
  3. konektor USB untuk Host
  4. konektor USB untuk Device
  5. masukan tegangan 5VDC
  6. keluaran tegangan 5VDC
  7. saklar utama
  8. konektor komunikasi serial
  9. konektor komunikasi serial
  10. pengendali audio, konektor IN dan Out
  11. konektor JTAG, transfer program (flash)
  12. konektor layar LCD dan layar sentuh
  13. RTC (Real Time Clock)
  14. konektor tambahan untuk kamera
  15. media penyimpan (SD)
  16. tombol (untuk reset dan panah)
  17. LCD dengan layar sentuh

 

 

Aplikasi-aplikasi berbasis SBC

Contoh-contoh berikut adalah penerapan SBC di berbagai bidang.

1. Pengendali robot bergerak (mobile robot)

Yang menjadi pertimbangan digunakan SBC untuk robot bergerak (mobile robot) adalah ukuran yang kecil namun dapat melakukan tugas multi (multitasking) yang sangat cepat dibanding dengan mikrokontroler 8 atau 16 bit saja. Hal ini karena dukungan operating system. Untuk membangun sistem ini, diperlukan modul tambahan sesuai kebutuhan robot seperti berbagai macam sensor dan konvertor.

clip_image002

Gambar 2. Peralatan yang dibutuhkan untuk membangun mobile robot

Sebagai contoh, kita akan membangun kontrol robot yang dapat berpindah tempat (berjalan) menggunakan roda. Tugas yang harus dilakukan adalah menghindari rintangan dan mencari objek dengan warna tertentu. Untuk itu robot harus diberi sensor jarak (displacement sensor). Devais untuk mendukung sistem ini yaitu:

  • USB-I2C converter
  • USB-Serial Port converter
  • Sensor ultrasonik SRF08 sebanyak 5 buah atau sesuai kebutuhan
  • Sensor kompas
  • Penggerak motor DC
  • Motor DC

2. Pengendali urutan kerja (sequence control) untuk proses otomasi

Kontrol untuk pneumatik dan hidrolik yang biasanya dilakukan oleh rangkaian relay dan PLC, kini dapat juga kita gantikan dengan SBC. Untuk aplikasi ini, kita perlu tambahkan antarmuka antara devais input/output melalui USB atau Serial Port. Di pasaran sudah ada USB I/O berkapasitas 24 pin I/O yang dapat kita manfaatkan. Peralatan yang dibutuhkan:

  • USB-IO 24 pin
  • Modul input
  • Modul output (relay)
  • Aktuator (solenoid, motor, silinder, relay)

clip_image004

Gambar 3. Peralatan yang dibutuhkan untuk mengendalikan aktuator

Devais USB I/O berperan sebagai pengumpul data dari input dan output sekaligus juga berfungsi untuk meneruskan sinyal dari SBC ke modul output. Sinyal ini bertaraf tegangan 0 dan 5volt DC sebagai representasi logika 0 dan 1.

Pada setiap port dapat difungsikan sebagai input atau output.

Modul input digunakan untuk menyesuaikan devais masukan seperti tombol, saklar, sensor yang bersifat diskret (digital) supaya dapat terbaca oleh USB I/O sebagai logika 0 atau 1.

Modul output berfungsi untuk meneruskan sinyal melalui relay, sehingga bisa digunakan untuk peralatan yang membutuhkan tegangan tinggi.

3. Pencatat kehadiran dengan sidik jari (fingerprint Time Attendance)

Dewasa ini pencatat kehadiran atau absensi sudah semakin banyak menggunakan teknologi finger print scan sebagai pembaca validasi kehadiran karyawan. Di pasaran sudah banyak produk mesin absensi yang memiliki embedded processor atau SBC di dalamnya.

clip_image005

Gambar 4. Sistem absensi yang diintegrasikan dengan sistem informasi.

4. SBC sebagai Webserver

Adanya koneksi Ethernet pada SBC, pengguna dapat menghubungkannya melalui jaringan local yang sudah ada. Sehingga mudah untuk pengaksesan database, email, internet, file sharing ataupun webserver. Aplikasi webserver yang memungkinkan untuk diterapkan adalah pengendalian peralatan industri melalui aplikasi berbasis web. Contohnya apabila SBC digunakan untuk monitor atau kendali proses produksi, maka kita dapat melihat proses dan hasilnya melalui stasiun / meja kerja kita masing-masing.

clip_image006

Gambar 5. Kendali mesin dan monitor yang terintegrasi dengan sistem informasi

Kesimpulan dan Saran

SBC dapat digunakan sebagai alternatif pengendalian proses dan otomasi di industri di samping menggunakan PLC atau kontroler yang lain. Fleksibilitas yang cukup tinggi membuat SBC dapat diterapkan di berbagai bidang, baik di proses manufaktur, perangkat bergerak, teknologi informasi dan lain-lain.

Karena banyak sekali model dan tipe SBC, supaya penerapannya lebih optimal, maka perlu dilakukan pemilihan secara teliti pada tahap desain sistem, dengan mempertimbangkan fungsi, kapasitas I/O, dan peralatan penunjang lain.

Daftar Pustaka

Embest, SBC 2440 III/IV Hardware Manual, 2008

Embest, SBC 2440 III/IV User Manual – WinCE, 2008

Embest, SBC 2440 III/IV arm Linux Manual, 2008

Last Updated on Thursday, 18 November 2010 05:51

Dreamstime

Stock Images