Click here to load reader

Makalah Kontrol Otomasi

  • View
    120

  • Download
    17

Embed Size (px)

Text of Makalah Kontrol Otomasi

Makalah Kontrol Otomasi

Priyo Priambudi Utomo5353117317D3 A Teknik Mesin

Bab I PendahuluanBab ini menguraikan latar belakang, rumusan masalah, ruang lingkup dan batasan masalah, tujuan, metodologi, serta sistematikan pembahasan dari tesis ini.0. Latar Belakang MasalahUntuk mendapatkan performa yang optimal, pada umumnya sistem kendaraan (mobil) kerap kali menggunakan unit kontrol khusus yang dikenal dengan Engine Control Unit (ECU). Selain berperan sebagai unit kontrol, ECU bahkan seringkali berperan sebagai ``otak'' dari sebuah mobil - melakukan optimasi performa sesuai keadaan dan kontrol terhadap banyak bagian dari mobil.

Gambar I.1 ECU Mercedes Benz CLK W208ECU memberikan manfaat yang sangat besar kepada pengguna maupun manufaktur mobil. Pengguna mendapatkan performa mesin yang optimal, sementara manufaktur mendapatkan kontrol penuh terhadap mesin dan keseluruhan mobil. Sayangnya, pengunaan ECU juga memberikan dampak negatif, terutama kepada bengkel mobil independen yang tidak bekerja sama dengan manufaktur: perbaikan dan diagnosa kerusakan dalam mobil tidak lagi dapat dilakukan dengan manual, tetapi harus melalui pembacaan data digital ECU. Hal ini tentu menyebabkan kesulitan bagi bengkel karena perbaikan maupun deteksi kerusakan tidak lagi dapat dilakukan dengan cara klasik (melihat kerusakan di dalam mesin / badan mobil) melainkan harus menggunakan sistem komputer (yang belum tentu diberikan oleh manufaktur kepada bengkel).Kesulitan bengkel untuk bersaing dengan manufaktur mobil ini telah ditanggapi oleh Uni Eropa dengan menerbitkan regulasi mengenai praktek anti-kompetisi dalam pasar bebas (European Union, 2010). Dengan regulasi ini, manufaktur mobil tidak boleh melakukan penguncian terhadap ECU yang digunakan oleh mobil yang dibangun. Tujuan akhir dari regulasi ini adalah untuk memberikan jalan bagi bengkel agar tidak bergantung pada manufaktur mobil dalam melakukan reparasi mobil.

Gambar I.2 Port Koneksi OBD-IIRegulasi dari Uni Eropa tersebut kemudian diikuti dengan perangkat diagnosa ECU standar, EOBD (European On-Board Diagnostic), yang lebih dikenal dengan nama OBD-II (Gambar I.2) di Amerika Serikat dan negara lainnya. OBD-II harus diterapkan pada seluruh kendaraan yang beredar di Eropa dan Amerika, mewajibkan seluruh kendaraan memiliki sistem ini. Dengan adanya OBD-II, maka bengkel-bengkel independen tetap dapat melakukan diagnosa dan perbaikan mobil, tanpa harus bergantung kepada manufaktur.Sayangnya, bahkan dengan adanya regulasi dari Uni Eropa tersebut, manufaktur mobil tetap menambahkan banyak fitur-fitur yang di luar dari standar OBD-II. Hal ini dianggap sebagai sebuah competitive advantage dari sebuah manufaktur, dan akibatnya setiap manufaktur memiliki tambahan fungsi ECU yang berbeda-beda. Hal ini menyebabkan standar OBD-II hanya mampu mendiagnosa bagian-bagian terpenting dalam mobil, tetapi tidak keseluruhan mobil.Laporan ini dibuat dengan tujuan eksplorasi teknologi ECU tambahan perangkat diagnosanya, baik yang sesuai dengan standar OBD-II maupun fitur spesifik manufaktur. Eksplorasi teknologi ECU dilakukan dalam hal cara kerja ECU serta cara komunikasi antara ECU dengan perangkat diagnosa. Cara kerja ECU penting dipahami untuk mendapatkan cetak biru dari hal-hal yang harus ditangani ECU, sementara komunikasi dengan ECU penting untuk dapat melakukan optimasi dan diagnosa dari informasi yang didapatkan melalui cetak biru tersebut. Perangkat diagnosa dibangun sebagai bukti keberhasilan mempelajari tekologi tersebut. Untuk tambahan fitur non-standar OBD-II, maka pembahasan teknologi ECU dibatasi pada satu mobil sebagai contoh kasus.0. Perumusan MasalahRumusan masalah pada tesis ini yaitu eksplorasi cara kerja ECU serta pengembangan sebuah perangkat lunak yang dapat berkomunikasi dengan ECU. Perangkat lunak yang berkomunikasi dengan ECU merupakan perangkat lunak diagnosa ECU, yang dapat melakukan pembacaan status kendaraan serta melakukan pengaturan berbagai parameter dalam kendaraan.

0. Tujuan Tujuan dari ini adalah:1. Meneliti dan mendokumentasikan cara kerja (termasuk arsitektur dan fungsionalitas) ECU, termasuk komunikasi antara ECU dengan perangkat diagnosa ECU pada umumnya.1. Mengembangkan perangkat lunak diagnosa ECU yang dapat digunakan untuk melakukan diagnosa terhadap ECU, sesuai dengan standar OBD-II.1. Menambahkan pembacaan fitur-fitur ECU yang tidak termasuk dalam standar OBD-II untuk dapat mengerti cara kerja keseluruhan ECU.0. Ruang Lingkup dan Batasan MasalahLaporan ini mencakup kajian cara kerja dari ECU, termasuk komunikasi antara ECU dengan perangkat diagnosa. Selain itu, pengembangan perangkat lunak diagnosa juga dilakukan, dengan target pencapaian minimal kompatibilitas dengan standar OBD-II.0. Metodologi PenelitianTahapan-tahapan yang akan dilalui adalah sebagai berikut:1. Studi literaturTahapan ini merupakan tahap awal di mana dilakukan kajian terhadap berbagai tulisan yang membahas ECU, serta cara komunikasi antara ECU dengan perangkat diagnostik. Kajian juga dilakukan terhadap literatur konstruksi perangkat lunak dan pengembangan sistem.1. Konstruksi SistemTahapan ini merupakan tahap di mana pengembangan perangkat lunak diagnosa ECU dilakukan. Hasil dari pengembangan yaitu sebuah perangkat lunak yang dapat melakukan diagnosa keseluruhan bagian ECU.

1. Dokumentasi SistemTapan ini melakukan dokumentasi perangkat lunak yang dikembangkan. Dokumentasi dilakukan terhadap dua aspek, yaitu: arsitektur perangkat lunak serta cara komunikasi ECU terhadap perangkat diagnosa yang digunakan oleh perangkat lunak yang dikembangkan.1. KesimpulanSetelah semua tahapan dijalankan, akan ditarik kesimpulan sesuai dengan yang dibahas pada bagian Tujuan Tesis.

1. Tinjauan PustakaBab ini akan memberikan pengertian dan penjelasan mengenai komponen-komponen yang ada dalam ECU, cara kerja ECU, OBD-II, serta reverse engineering (rekayasa balik).1. Engine Control Unit (ECU)Engine Control Unit (ECU) adalah jantung dari sistem manajemen sebuah kendaraan. ECU merupakan sebuah komputer yang mengendalikan segala hal dalam mesin, mulai dari penguncian kendaraan ketika mesin mati sampai dengan kontrol waktu yang tepat untuk api pertama saat mesin dinyalakan (O'Connor, 2009). Awalnya, ECU hanya berfungsi dalam pengendalian karburator untuk memberikan kombinasi bahan bakar dan udara yang tepat untuk pembakaran optimal. ECU dikembangkan untuk optimasi mesin serta pengurangan emisi mesin (Ritcher, 2006).Semakin berkembangnya teknologi dalam kendaraan, semakin bertambah juga fungsi-fungsi yang dapat ditangani oleh ECU. ECU modern bahkan menggunakan mikroprosesor untuk melakukan tugasnya, dengan efek menjadikan arsitektur ECU sama seperti arsitektur komputer pada umumnya. ECU modern mengandung komponen perangkat keras (mikroprosesor, memori, ROM) dan komponen perangkat lunak (firmware) yang menjadikan ECU dapat diprogram untuk melakukan apa saja. Kemampuan kontrol ECU secara bebas ini menjadikan fungsi ECU bergeser dari kontrol emisi menjadi kontrol keseluruhan mobil. Adapun hal-hal yang ditangani oleh ECU termasuk, tetapi tidak terbatas pada: kontrol rasio udara dan bahan bakar, kontrol tempo pengapian, kontrol transmisi, sistem anti pencuri (kunci pintu), pengaturan kursi, dan lain-lain (Autologic Software, 2012).0. Komponen ECUECU dibentuk oleh banyak komponen yang berbeda-beda, tergantung kepada fitur yang dimiliki oleh ECU tersebut. Setiap manufaktur membangun ECU dengan cara yang berbeda-beda, sehingga detil dari komponen ECU akan berbeda dari satu manufaktur ke manufaktur lain. Begitupun, secara garis besar dapat dilihat bahwa setiap ECU memiliki komponen-komponen sebagai berikut:

Gambar II.1 Komponen ECU1. Komponen SensorMerupakan komponen yang bertanggung jawab dalam memberikan data dari kondisi-kondisi yang dimonitor oleh ECU. Misalnya, komponen sensor oksigen bertugas untuk membaca kadar oksigen di udara dan memberikan hasil pembacaan tersebut kepada komponen prosesor untuk diproses lebih lanjut.

1. Komponen ProsesorKomponen yang melakukan kalkulasi dan pengambilan keputusan berdasarkan data yang diberikan oleh komponen sensor. Bagian ini umumnya merupakan komponen mikroprosesor sederhana serta perangkat lunaknya.1. Komponen Komunikasi (Diagnosis)Komponen ini bertugas untuk memberikan data dari komponen sensor yang telah diproses kepada sistem diagnosa di luar ECU. Komunikasi sistem luar kepada ECU dilakukan melalui komponen ini.1. Komponen Aktuator (Keluaran)Hasil dari pengolahan data dari komponen prosesor dikirimkan kepada komponen aktuator untuk mengendalikan fungsi tertentu pada kendaraan, dan sekaligus memberikan informasi kepada pengendara, melalui antarmuka yang telah disediakan. Umumnya komponen ini memberikan informasi melalui dashboard kendaraan (lihat Gambar II.2).

Gambar II.2 Pesan Kesalahan ECUSecara sederhana, alur data dari komponen-komponen yang telah dijelaskan sebelumnya dapat dilihat pada Gambar II.1. Cara kerja dari ECU secara rinci dibahas pada bagian Cara Kerja ECU.0. Cara Kerja ECUSecara garis besar, alur kerja dari sebuah ECU dapat disederhanakan menjadi tiga langkah utama:1. Input Pengambilan data lingkungan sekitar kendaraan oleh sensor-sensor yang dipasang dalam kendaraan.1. Proses Analisa dan kalkulasi data hasil masukan oleh mikrokomputer yang mana hasil kalkulasi akan menjadi dasar pengambilan keputusan dalam operasional mesin.1. Output Keluaran dari hasil proses berupa perintah kepada bagian tertentu mesin untuk melakukan sesuatu, sesuai hasil dari kalkulasi pada langkah sebelumnya.1. Langkah Input ECUSebagai sumber informasi dari ECU adalah sensor masukan yang digunakan ECU sebagaimana manusia menggunakan panca indranya. Manusia mengambil keputusan berdasarkan oleh apa yang dirasakan oleh panca indranya: ketika manusia menyentuh air dan indra perasa mendeteksi panas yang luar biasa, maka manusia kemungkinan besar tidak akan meminum (atau melompat masuk ke) air tersebu