desain hydro setting room untuk pengeringan piringan...

309

Desain Hydro Setting Room untuk

Pengeringan Piringan pada Pabrik Baterai

Sumardi Sadi #1, Rizal Febriandi #2

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Tangerang

Jl. Perintis Kemerdekaan I No. 33 Cikokol Kota Tangerang

[email protected], [email protected]

Abstrak— Hydro Setting Room berfungsi sebagai

tempat penyimpanan pelat timah yang digunakan

sebagai bahan baku dasar pembuatan baterai setelah

mengalami proses pencampuran bahan kimia, dimana

sistem ruangan dapat diatur suhu dan kelembabanya.

Bahan bahan yang digunakan yaitu : Pemanas,

Humidifier, sensor DHT11, FX2N-2AD sebagai input

analog, FX-2DA sebagai output analog, sistem Fuzzy

Logic sebagai algoritma pengendalian suhu dan

kelembaban ruangan, pemrograman menggunakan

ladder diagram PLC Mitsubishi FX3U-16MR dengan

Software GX-Developer, tampilan menggunakan HMI

Hitech PWS-6400-S yang diprogram menggunakan

Software ADP6 sebagai media monitoring ruangan dan

pengoperasian Hydro Setting Room, serta Software

Mathlab sebagai media penyimpan proses dalam bentuk

grafik.Metode dan prosedur yang digunakan adalah

metode pengamatan lapangan dan percobaan,

perencanaan alat, pengumpulan bahan, pembuatan

miniatur sistem, pembuatan program fuzzy logic

controller menggunakan PLC dengan bahasa ladder

diagram.Hasil pembahasan dari penelitian didapatkan

kesetabilan suhu ruangan dan kelembaban udara

ruangan, yaitu pada setting point temperatur 40 °C dan

setting point kelembaban 40 %, dan dapat direkam ke

dalam bentuk grafik menggunakan software mathlab.

Kata Kunci— Temperature, Relative Humidity, Fuzzy

Logic, PLC.

I. PENDAHULUAN

Sebagian besar proses manufakturing di dunia

industri membutuhkan suhu dan kelembaban tertentu

untuk mendukung proses manufakturing pada industri

tersebut. Salah satu contohnya di PT. XYZ,

memerlukan suatu ruangan yang bisa diatur suhu dan

kelembabanya untuk tempat reaksi kimia pada pelat

yang akan digunakan sebagai bahan baku utama dalam

pembuatan baterai atau aki yang dinamakan Hidro

Setting Room. Masalah yang timbul umumnya terjadi

ketidak stabilan antara suhu dan kelembaban aktual

dengan yang diinginkan (Set Point) karena pengaruh

dari reaksi kimia itu sendiri. Fuzzy logic sebagai

sistem control alternatif moderen dapat diterapkan

untuk mengatasi permasalahan yang bersifat non

linier. Dengan memanfaatkan pembacaan dari sensor

temperatur dan sensor kelembaban, nilai aktual dari

temperatur dan kelembaban tersebut digunakan

sebagai masukan fuzzy logic untuk memproses

keluaran yang sesuai dengan set point yang

diinginkan. Penggunaan PLC ( Programmable Logic

Controller ) telah di percaya sebagai pengendali utama

di dalam dunia industri karena kehandalan dan

fleksibilitasnya. Ada tiga hal yang harus dipenuhi oleh

sebuah piranti pengendali untuk dapat menerapkan

fuzzy logic, yaitu : memiliki kapasitas pemrograman

yang besar, dapat bekerja di dalam format bilangan

real, dan memiliki pemampuan pembacaan program

yang cepat ( Scanning Time ). PLC Mitsubishi FX3U-

16MR merupakan salah satu brand yang di anggap

memenuhi kriteria tersebut.

Fuzzy Logic

Pada pertengahan tahun 1960, Prof. Lotfi Zadeh

dari universitas California di barkeley menemukan

bahwa hukum benar atau salah dari logika Boolean

tidak memperhitungkan beragam kondisi nyata. Untuk

menghitung gradasi yang tidak terbatas jumlahnya

antara benar atau salah, Zadeh mengembangkan ide

penggolongan set yang dinamakan set fuzzy. Tidak

seperti logika Boolean, logika fuzzy mempunyai

banyak nilai dan membaginya kedalam derajat

keanggotaan dan derajat kebenaran. Hal ini telah

dibuktikan oleh Bart Kosko bahwa logika Boolean

adalah kasus khusus dari logika fuzzy.[2]

Fuzzyfikasi dan Fungsi Keanggotaan

Fuzzyfikasi adalah proses transformasi dari

masukan crips ke dalam masukan fuzzy [2]. Langkah

pertama dalam proses fuzzyfikasi adalah menentukan

label – label fuzzy pada daerah batasan crips dari

setiap masukan crips. Contoh, untuk Error kita dapat

menentukan daerah label ke dalam tiga label :

Negative, Zerro, Positive. Fungsi keanggotaan

dinyatakan untuk memberi arti numeric pada tiap

label. Setiap fungsi keanggotaan mengidentifikasi

daerah nilai masukan yang berhubungan dengan lebel.

Defuzzifikasi

Defuzzifikasi adalah proses pengubahan dari

bentuk fuzzy ke dalam bentuk crips.[2] Sebelum di

defuzzifikasi, yang harus dilakukan pertamakali

adalah proses komposisi, yaitu agresi proses clipping

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro (FORTEI 2017) ISBN 978-602-6204-24-0

Fakultas Teknik Universitas Negeri Gorontalo, 18 Oktober 2017

310

dari semua aturan fuzzy sehingga didapatkan satu

keluaran fuzzy tunggal. Ada beberapa metode yang

bias dilakukan pada saat proses defuzzifikasi, antara

lain : Weighted Average, Middle of Maxima, dan lain

sebagainya.

Sensor Temperatur Dan Kelembapan

Sensor adalah alat yang di gunakan untuk

mengubah sinyal yang di terima dalah hal ini adalah

temperatur dan kelembapan udara menjadi arus listrik

sehingga dapat di proses untuk pengendalian suatu

system.[7] Sensor yang biasa membaca temperatu dan

kelembapan udara salah satunya adalah DHT 11 dan

dikuatkan dengan menggunakan transmitter sehingga

sinyal yang dihasilkan dapat terbaca oleh prosesor.

Alat Dan Bahan

Sensor DHT11

DHT11 adalah suatu sensor yang dapat

mengukur dua parameter sekaligus, yakni suhu dan

kelembapan udara ( Humidity ).[7] Didalam sensor ini

terdapat sebuah thermistor bertipe NTC ( Negative

Temperature Coefficient ) untuk mengukur suhu,

sebuah sensor kelembapan tipe resistif dan sebuat

microcontroller 8-Bit untuk mengolah kedua sensor

tersebut dan mengirim hasilnya ke pin out dengan

format single wire bi-directional ( kabel tunggal dua

arah ). Jadi walau kelihatanya kecil, DHT11 ini

ternyata melakukan fungsi yang kompleks.

Gambar 1 Sensor DHT 11[7]

PLC ( Programmable Logic Controller )

Secara definisi, PLC ( Programmable Logic Controller

) adalah suatu alat yang dapat di program secara logic

dan berfungsi untuk mengontrol bermacam – macam

mesin melalui unit Input dan Output.[2]

Gambar 2 PLC Mitsubishi FX-3U-16 MR [8]

SCR ( Silicon Control Rectifier )

Berfungsi sebagai interface antara pengendali

dengan beban, dalam hal ini adalah Heater. SCR kali

ini menggunakan Omron G3PE-245B, dengan

tegangan Gate 24 Volt DC dan Beban 220 Volt 45

Ampere.

Gambar 3 SCR Omron G3PE-245B [14]

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah

mengamati kondisi lapangan dan metode experiment

secara langsung.

II. METODE PENELITIAN

Perencanaan System Fuzzy

Blok diagram perencanaan system fuzzy pada

penelitian ini secara umum adalah sebagai berikut.

Gambar 4 Blok Diagram System Control Fuzzy Logic[1]

Berdasarkan gambar 4 di atas, perencanaan

system fuzzy meliputi 2 masukan dan 3 keluaran.

Untuk masukan ini berbentuk nilai Error, yaitu hasil

dari pengurangan antara Setting Point (SP) dengan

Present Value (PV). Untuk masukan sendiri di bagi

lagi menjadi 4 masukan, yaitu, Temperature Error (

T_Error ), Humidity Error ( HR_Error ), Temperature



311

Delta Error ( T_DError ), dan Humidity Delte Error (

HR_DError ). Sedangkan untuk keluaran atau Output

berupa 3 keluaran, yaitu Heater, Humidifier, dan

Exhaust Fan.

Gambar 5Flow Chart System Fuzzy Logic [1]

Perancangan Hardware

Blok diagram hardware yang akan dirancang secara

umum adalah sebagai berikut:

Gambar 6 Diagram Blok Hardware

Pada gambar diagram blok di atas, terdapat 12

bagian utama dari perencanaan Hard WareHydro

Setting Room. Pada perencanaan ini ruangan yang

digunakan terbuat dari Acrylic dengan ukuran 27000

CM3 atau 30 CM X 30 CM X 30 CM, adapun tampilan

dari ruangan Hydro Setting adalah sebagai berikut.

Gambar 7Miniature Hydro Setting Room

Perencanaan Software

Pada perencanaan software ini, agar lebih mudah

untuk dipahami maka penulis mencoba untuk

membagi menjadi 3 bagian, antara lain :

1. Pemrograman Transmitter dan Data

Logger

2. Pemrograman PLC

3. Pemrograman HMI

Pemrograman Transmitter

Transmitter adalah sebuah piranti atau modul

yang digunakan sebagai penguat sinyal dari

Transducer, pada skripsi ini penulis menggunakan

transducer DHT 11 yang merupakan sensor pembaca

Temperatur dan Kelembapan udara, sedangkan untuk

Transmitter penulis menggunakan Arduino Nano.

Adapun konfigurasi antara Arduino Nano dengan

sensor DHT 11 adalah sebagai berikut :

Gambar 8 Konfigurasi Sensor DHT11 dan Arduino Nano

Dari gambar diatas, dapat kita lihat pada PIN 1

DHT 11 yaitu VDD terhubung dengan sumber

tegangan 5 Volt DC, Pin nomer 2 yaitu DATA

terhubung dengan PIN D2 pada Arduini Nano, dan

PIN nomer 4 yaitu GND terhubung denganGround

atau ( - ). Untuk output Temperatur dikeluarkan

melalui PIN A6 pada Arduino Nano keluaran

Temperatur ini berupa sinyal PWM dengan rentang 0

~ 5 Volt. Sedangkan untuk Output Kelembapan di

keluarkan melalui PIN A6 pada Arduino Nano,

Keluaran Kelembapan ini berupa sinyal PWM dengan

rentang 0 ~ 5 Volt.

Pemrograman Data Logger

Data logger digunakan sebagai proses

monitoring perubahan suhu dan menampilkan ke

dalam bentuk grafik guna untuk keperluan analisa

data. pada skripsi kali ini, penulis mencoba membuat

Program Data Logger dengan memanfaatkan Software

Matlab. Adapun program Data logger adalah sebagai

berikut :

Setelah program selesai di ketik, maka program

tersebut siap untuk dijalakan, Adapun tampilannya

adalah sebagai berikut :



312

Gambar 9 Tampilan Data Logger Matlab [12]

Pemrograman PLC (Programmable Logic Controller)

Pada bagian ini di jelaskan cara pemrograman

masukan Input Analog to Digital Converter

Mitsubishi FX2N-2AD menggunakan Software GX-

Developer dengan bahasa pemrograman Ladder

Diagram. Adapun program PLC sebagai berikut :

Gambar 10 Program Pembacaan ADC FX2N-2AD [11]

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Sebelum melakukan percobaan secara real time

terlebih dahulu melakukan pengukuran untuk

memperoleh data mengenai karakteristik dari masing

– masing hardware yang terintegrasi dengan sistem.

Lokasi titik pengukuran dapat di lihat pada gambar

berikut.

Gambar 11. Lokasi Titik Pengukuran Pada Sistem

Pengukuran Karakteristik Heater

Pengukuran Karakteristik Heateropen loop di

lakukan sebanyak 10 kali dengan nilai digital di mulai

dari 2 sampai 20, dengan hasil hasil pengukuran

sebagai berikut:

TABEL I

DATA HASIL PENGUKURAN KARAKTERISTIK HEATER

No Nilai

Digital

Output

Volt

(AC)

Temperatur

Awal

( °C )

Temperatur

Akhir

( °C )

Rata – Rata ( °C / dt )

1 2 100 26.6 39.0 0.20

2 4 117 29.5 45.0 0.26

3 6 118 27.0 45.0 0.30

4 8 120 27.5 48.5 0.35

5 10 120 26.5 48.7 0.37

6 12 200 27.0 51.0 0.40

7 14 213 27.3 52.5 0.43

8 16 215 26.7 54.9 0.48

9 18 217 27.0 58.2 0.52

10 20 220 26.5 58.5 0.52

Gambar 12. Pengambilan Data Temperatur menggunakan Matlab

Pengukuran Karakteristik Humidifier

Pengukuran Karakteristik Humidifier open loop

di lakukan sebanyak 10 kali dengan nilai digital di

mulai dari 2 sampai 20, dengan hasil hasil pengukuran

sebagai berikut:

TABELII

DATA HASIL PENGUKURAN KARAKTERISTIK

HUMIDIFIER

No Nilai

Digital

Frekuensi

On dalam

1 menit

Humidity

Awal

( % )

Humidity

Akhir

( % )

Rata –

Rata

( % / dt )

1 2 12 47.7 70.3 0.37

2 4 10 57.5 70.5 0.21

3 6 9 55.0 67.0 0.20

4 8 9 56.5 67.9 0.19

5 10 8 57.0 67.8 0.18

6 12 7 57.3 68.1 0.18

7 14 7 54.0 63.6 0.16

8 16 6 55.5 65.1 0.16

9 18 6 53.1 62.1 0.15

10 20 5 55.7 63.5 0.13



313

Gambar 13. Pengambilan Data Kelembaban menggunakan Matlab

Pengukuran Tegangan Output Exhaust Fan

Pengukuran Tegangan output exhaust fan di

lakukan sebanyak 10 kali dengan nilai digital di mulai

dari 2 sampai 20, dengan hasil hasil pengukuran

sebagai berikut:

TABEL III

DATA HASIL PENGUKURAN TEGANGAN PADA EXHAUST

FAN

No Nilai

Digital

Tegangan

Output Keterangan

1 2 9.2 VDC Fan Pelan



4 8 16.4 VDC Fan Sedang




8 16 22.7 VDC Fan Cepat



IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian proses auto ini di lakukan sebanyak

empat kali dengan menggunakan setting

pointTemperature dan Humidity yang berbeda. Antara

lain :

1. Setting Point Temperature 40 °C

dan Humidity 60 %.


dan Humidity 50 %.


dan Humidity 40 %.


dan Humidity 40 %.

Pengujian dengan setting point temperature 40 °C

Humidity 60 %.

Pengujian dilakukan selama kurang lebih 15

menit untuk mengetahui performa dari sistem. Dan

didapatkan hasil seperti pada grafik berikut:

Gambar 14. Grafik Hasil Pengujian 1 Proses Auto


Humidity 50 %.




Gambar 15 Grafik Hasil Pengujian 2 Proses Auto


Humidity 40 %.






Humidity 40 %.






314


V. KESIMPULAN

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat di

ambil kesimpulan bahwa :

1. Berdasarkan data hasil pengukuran, di dapat

bahwa karakteristik dari masing - masing

hardware adalah linear.

2. Modul sensor, modul ADC, modul DAC, dan

modul SCR dapat bekerja dengan baik.

3. Data temperature dan humidity telah berhasil

secara actual ditampilkan dalam bentuk grafik

melalui software matlab.

4. Program untuk kalibrasi temperature dan

humidity bekerja dengan baik.

5. Berdasarkan hasil percobaan bahwa algoritma

logika fuzzy telah berhasil bekerja secara

optimal, serta berhasil melakukan tracking

setting point.

6. Berdasarkan hasil percobaan, didapatkan bahwa

temperature berbanding terbalik dengan

humidity. Semakin tinggi temperature, maka

relative humidity nya akan semakin rendah, serta

semakin rendah temperature, maka relative

humidity akan semakin tinggi.

7. Berdasarkan hasil percobaan dari percobaan

pertama hingga percobaan ke empat, didapatkan

kesetabilah suhu dan kelembapan pada setting

point temperature 40 °C dan setting point

humidity 40 %.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Automous Room Air Cooler Using Fuzzy Logic Control

System, M. Abbas, M. Saleem Khan, Fareeha Zafar. 2011. http://www.ijser.org/paper/Autonomous_Room_Air_Coole

r_Using_Fuzzy_Logic_Control_System.html

[2]. Desain Dan Implementasi Pengendali Fuzzy Berbasis Diagram Ladder PLCMITSUBISHI Q02HCPU Pada

Sistem Motor Induksi, Syarif Jamaludin, FT UI, 2012.

[3]. Design of A Room Temperature And Humidity Controller Using Fuzzy Logic, Tarun Kumar Das, Yudhajit Das. 2013

http://www.ajer.org/papers/v2(11)/J02118697.pdf

[4]. Perpindahan Panas Heat Transfer, Luqman Buqari, ST,

MT. UNDIP –

Semarang.https://www.academia.edu/4783694/PERPINDA

HAN_PANAS_HEAT_TRANSFER_?auto=download [5]. Pemanfaatan Suhu Udara Dan Kelembapan Udara Dalam

Persamaan Regresi Untuk Simulasi Prediksi Total Hujan

Bulanan Di Pangkalpinang. Akhmat Fadoli. 2013. http://ejournal.uin-

malang.ac.id/index.php/Math/article/viewFile/2565/4518

[6]. Electrical Heating Element http://penjualheater.blogspot.co.id/p/blog-page_7.html

[7]. Temperature And Humidity Sensor DHT 11 Data Sheet

[8]. Mitsubishi PLC FX-3U(C) Programing Manual [9]. HITECH ADP6 Programing Manual

[10]. Mitsubishi FX2N-2AD Programing Manual

[11]. Mitsubishi FX2N-2DA Programing Manual [12]. Antarmuka MATLAB-Arduino Untuk Sensor Suhu Dan

Kelembaban Udara, Kusuma Wardana. 20016.

https://tutorkeren.com/artikel/tutorial-antarmuka-matlab-arduino-untuk-sensor-suhu-dan-kelembaban-udara.htm

[13]. https://www.banggood.com/DC-24V-Ultrasonic-Mist-

Maker-Fogger-Air-Humidifier-Water-Fountain-Pond-With-Adapter-p-1089905.html

[14]. SCR Omron G3PE-245B data sheet

[15]. Manual Book Arduino Nano

http://www.ijser.org/paper/Autonomous_Room_Air_Cooler_Using_Fuzzy_Logic_Control_System.html

http://www.ijser.org/paper/Autonomous_Room_Air_Cooler_Using_Fuzzy_Logic_Control_System.html

http://www.ajer.org/papers/v2(11)/J02118697.pdf

https://www.academia.edu/4783694/PERPINDAHAN_PANAS_HEAT_TRANSFER_?auto=download

https://www.academia.edu/4783694/PERPINDAHAN_PANAS_HEAT_TRANSFER_?auto=download

http://ejournal.uin-malang.ac.id/index.php/Math/article/viewFile/2565/4518

http://ejournal.uin-malang.ac.id/index.php/Math/article/viewFile/2565/4518

http://penjualheater.blogspot.co.id/p/blog-page_7.html



https://www.banggood.com/DC-24V-Ultrasonic-Mist-Maker-Fogger-Air-Humidifier-Water-Fountain-Pond-With-Adapter-p-1089905.html



desain hydro setting room untuk pengeringan piringan...

Documents