prototipe sistem pengolahan dan …repository.usd.ac.id/32558/2/145114048_full.pdflembar...

TUGAS AKHIR

PROTOTIPE SISTEM PENGOLAHAN DAN

PENGISIAN MINUMAN KEMASAN BERBASIS PLC

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

Memperolah gelar sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Falkultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun oleh:

CLAUDIUS SINA LANGODAY

NIM: 145114048

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FALKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

FINAL PROJECT

PROTOTYPE SYSTEM OF PROCESSING AND

BOTTLED DRINK FILLING BASED ON PLC

In a partial fulfillment of the requirements

For the degree of Sarjana Teknik

Depertment of Electrical Engineering

Falcilty of Science and Technology, Sanata Dharma University

Arranged by:


NIM: 145114048

DEPERTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FALCILTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018


LEMBAR PERSETUJLTAN TUGAS AKHIR

PROTOTIPE SISTEM PENGOLAHAN DAN PENGISIANMINUMAN KEMASAN BERBASIS PLC

/11^L.\-lttrll-

CLAUDIUS SIhIA LANGODAY

Pembimbing I:

Ir. Theresia Prima Ari Setivanifl, Note*bun totB

Tanggal: ..Y.. i..

111


LEMBAR. PENGESATAN

I-UGAS AKHIR

PROTOTIPE PENGOLAHAN DAN PENGISIAN MINUMANKEMASAN BERBASIS PLC

Disusun oleh:


NIM:145114048

Telah dipertahankan di depan tim penguji

Pada tanggal i0 September 2018

Dan dinyatai memenu-hi syarat

Susunan Tim Penguji:

Nama Lengkap

Ketua : Sjoko Untor* Suwarno, S.Si", h,f.T.

Sekretaris : r. ih. Prima Ari Setiyani" nf"T

Angg*ta : Petrus Setyo Prahorvc, S.T,"h4.T.

Yogyakana, 13 Naru/lefzomFakultas Sai*s dan Teknologi

Universitas Sanata Dharrna

iv

f€ ffi*ff

Mungkasi, S.Si, M.Math.Sc., Ph.D

-e4/--


PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya

atau bagian karya orang lain. kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar

pustaka sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 21 Oktober 2018

Sina Langoday

(r-

v


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

SKRIPSI INI SAYA

PERSEMBAHAKAN UNTUK

KEDUA ORANG TUA, SAUDARA

DAN KAKEK TERCINTA

PROSES TIDAK PERNAH

BERKHIANAT -UNKNOWN


LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAHLINTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama

Nomor Mahasiswa

: Claudius Sina Langoday

:145114048

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas

Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:

PROTOTIPE SISTEM PENGOLAHAN DAN PENGISIANMINUMAN KEMASAN BERBASIS PLC

Beseda perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan. mengalihkan

dalam bentuk media lain. mengelolanya dalam bentuk pangkalan data,

mendistribusikan secara terbatas dan mempublikasikannya di internet atau media lain

untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan

royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakafia, 21 Oktober 2018

Claudius Sina Langoday

v11


viii

INTISARI

Minuman merupakan kebutuhan bagi manusia, sering waktu berjalan minuman dalam

kemasan mulai banyak diproduksi dikalangan industry besar dan menengah. Proses produksi

membutuhkan ketelitian untuk komposisi cairan dan keakuratan dalam pengolahan.Maka dibuat

prototipe pengolahan dan pengisian dengan kontrol PLC dan dengan HMI sebagai interface

untuk memudahkan operator.

Prototipe sistem pengolahan dan pengisian minuman kemasan menggunakan PLC

Omron CPM2A sebagai pusat proses dan menggunakan HMI sebagai interface untuk

mempermudah operator untuk mengatur dan melihat kondisi sistem secara real-time. Terdapat

3 jenis pilihan bahan yang dapat diolah, dalam proses pengolah cairan bahan akan disalurkan ke

tangki utama untuk diolah dengan cara dipanaskan dan diaduk dengan mixer. Saat proses

pengolahan selesai hasil pengolahan akan diisi kedalam botol.

Hasil pengujian pada prototipe pada bagian pengolahan sesuai dengan perancangan.

terdapat 3 pilihan produk minuman yaitu coffemilk, Milktea dan coffetea. Pada proses

pengolahan ketiga pilihan dapat beroprasi dengan baik. Pada proses pengisian beroprasi dengan

baik. Pada Pengisian terdapat 2 pilihan yaitu 200 ml dan 250 ml. namun untuk ketepatan volume

pengisian mengalami error 7-8%.

Kata kunci: PLC, HMI, Pengolahan, minuman kemasan


ix

ABSTRAC

Drink is a necessity for human beings, often time bottle-drinks produced many among

the large and medium-sized industry. The production process requires precision to the

composition of the fluid and accuracy in processing. Then created a prototype processing and

filling control with PLC and HMI as an interface to facilitate the operator.

A prototype system of processing and packaging bottle-drinks filling using the PLC

Omron CPM2A as central to the process and use the HMI as the interface to ease operator to set

and view the condition of the system in real-time. There are 3 types of choice of materials that

can be processed, in the process of processing liquid material will be transmitted to the main

tank to be processed by means of heated and stirred with a mixer. When finished processing the

results of processing will be filled into bottles.

The results of tests on the prototype in part the processing in accordance with the design.

There are 3 options and third option can be operations properly. On the various processing for

charging 200 ml achieve success of 92% and on the charging 250 ml 93% achieved success

Keywords: PLC, HMI, processing, beverage packaging


x

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan karunia yang telah

diberikan selama ini sehingga dapat menyelesaikan penelitian tugas akhir dengan judul

“PROTOTIPE SISTEM PENGOLAHAN DAN PENGISIAN MINUMAN KEMASAN

BERBASIS PLC” dengan lancar. Dalam pengerjaan tugas akhir ini penulis diberi dukungan

moril dan materi dari banyak pihak hingga tugas akhir ini selesai. Oleh karena hal tersebut,

penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua Tercinta yang selalu memberikan sokongan moral dan materi.

2. Ibu Ir. Theresia Prima Ari Setiyani, M.T., selaku Dosen Pembimbing yang membimbing

dengan penuh kesabaran, meluangkan waktu, memberikan ide, kritik dan saran dalam

masa pengerjaan tugas akhir ini.

3. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

4. Bapak Djoko Untoro Suwarno S.Si. M.T., selaku Dosen pembimbing akademik yang

selalu memberikan saran dan perhatiannya.

5. Seluruh dosen dan laboran Teknik Elektro yang dengan sabar mendidik serta memberi

wawasan lebih.

6. Sahabat-sahabat LAB. TA yang selalu menemani pagi, siang, sore dan malam

7. Teknik Elektro angkatan 2014 yang telah menjadi bagian dalam proses perkuliahan dan

hidup.

8. Eugenia Sekar Aruna Larasati yang telah selalu mengingatkan dan memberikan bantuan

moral.

9. Kepada anak-anak JonesSquad yang menemani disaat senang.

Dengan segala hormat dan rendah hati, penulis menyadari penulisan tugas akhir ini jauh

dari kata sempurna. Oleh karena hal tersebut, maka kritik dan saran yang berkaitan dan

membangun sangat diharapkan agar tugas akhir ini dapat dikembangkan. Semoga tugas akhir

ini dapat berguna bagi pembaca, masyarakat dan bagi yang membutuhkan. Terima kasih.


Yogyakarta. 21 Oktober 2018

xl


xii

DAFTAR ISI

JUDUL BAHASA INDONESIA ................................................................................................. i

JUDUL BAHASA INGGRIS ..................................................................................................... ii

LEMBAR PERSETUJUAN TUGAS AKHIR .......................................................................... iii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ...................................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ........................................................... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ................................................... vii

INTISARI ................................................................................................................................ viii

ABSTRAC .................................................................................................................................. ix

KATA PENGANTAR ................................................................................................................. x

DAFTAR ISI ............................................................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................. xv

DAFTAR TABEL ................................................................................................................. xviii

PENDAHULUAN ....................................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .............................................................................................................. 1

1.2 Tujuan dan manfaat ...................................................................................................... 2

1.1.1. Tujuan dari penelitian ini ialah: ............................................................................. 2

1.1.2. Manfaat dari Penelitian ini ialah:........................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ........................................................................................................... 2

1.4 Metodologi Penelitian ................................................................................................... 3

BAB II ......................................................................................................................................... 5

DASAR TEORI ........................................................................................................................... 5

2.1. Teori Pengolahan Minuman[10] ..................................................................................... 5

2.2. Programmable Logic Controllers ( Omron CMP-2A) [5] .............................................. 5

2.2.1 Komunikasi Serial RS232[5] .................................................................................. 6

2.2.2 Diagram Ladder[4] .................................................................................................. 7

2.2.3 Instruksi pada Programmable Logic Controller[4] ................................................. 8

2.2.4 Operasi Pembacaan (Scanning operation)[4] ....................................................... 12

2.2.5 Jenis- Jenis PLC OMRON CPM-2A[9] ................................................................ 13

2.3. Human Machine Interface (HMI)[11] ........................................................................... 13

2.3.1. HMI Omron NB7W-TW00B .............................................................................. 13

2.4. Limit Switch[15] ......................................................................................................... 15


xiii

2.5. Relay[14] ....................................................................................................................... 15

2.6. Motor DC .................................................................................................................... 16

2.6.1. Prinsip kerja Motor DC[8] .................................................................................... 16

2.7. Pompa Peristaltik[16] .................................................................................................... 17

2.8. Valve Electric (Solenoid Valve)[17].............................................................................. 18

2.8.1 Prinsip kerja ......................................................................................................... 18

2.9. Heater ......................................................................................................................... 18

2.10 Level switch [18] ........................................................................................................... 19

BAB III ...................................................................................................................................... 20

PERANCANGAN PENELITIAN ............................................................................................. 20

3.1 Blok Diagram .............................................................................................................. 21

3.2 Perancangan Produk ................................................................................................... 23

3.3 Perancangan Programmable Logic Controller (PLC) ................................................. 23

3.4 Perancangan Prototipe ................................................................................................ 24

3.4.1 Perancangan tangki susu, teh dan kopi. ............................................................... 24

3.4.2 Perancangan Tangki Utama ................................................................................. 25

3.4.3 Perancangan konveyor ......................................................................................... 25

3.5 Perancangan Tampilan Human Machine Interface (HMI) ......................................... 26

3.6 Perancangan Flowchart .............................................................................................. 29

3.6.1 Perancangan Flowchart Utama ........................................................................... 29

3.6.2 Perancangan Flowchart Pencampuran ................................................................ 29

3.6.3 Perancangan Flowchart Pengolahan ................................................................... 30

3.6.4 Perancangan Flowchart Pengisian ...................................................................... 31

3.7 Perancangan Heater .................................................................................................... 33

3.8 Perancangan Botol ...................................................................................................... 34

BAB IV ...................................................................................................................................... 35

Hasil dan Analisis ...................................................................................................................... 35

4.1 Perubahan Perancangan .............................................................................................. 35

4.1.1 Tangki Bahan. ...................................................................................................... 35

4.1.2 Sensor Level switch ............................................................................................. 35

4.1.3 Konveyor ............................................................................................................. 36

4.1.4 Perubahan Perancangan Tampilan HMI .............................................................. 37

4.1.5 Perubahan Timer Pompa ...................................................................................... 38

4.1.6 Perubahan Timer Heater dan Mixer .................................................................... 38


xiv

4.2 Implementasi Hardware Prototipe Pengolahan dan Pengisian MINUMAN Kemasan

berbasis PLC .......................................................................................................................... 38

4.3 Hasil pengamatan Sistem ............................................................................................ 42

4.3.1 Data proses Pengolahan Coffemilk Dingin ......................................................... 43

4.3.2 Data proses Pengolahan Coffemilk Hangat ......................................................... 46

4.3.3 Data proses Pengolahan MilkTea Dingin ............................................................ 50

4.3.4 Data proses Pengolahan MilkTea Hangat ........................................................... 53

4.3.5 Data proses Pengolahan CoffeTea Dingin........................................................... 56

4.3.6 Data proses Pengolahan CoffeTea Hangat .......................................................... 59

4.3.7 Data Proses Pengisian pada Volume 200 ml ....................................................... 62

4.3.8 Data Proses Pengisian pada Volume 250 ml ....................................................... 66

4.3.9. Hasil pengamatan sub sistem ............................................................................... 70

4.4 Hasil Pengamatan Volume Produk botol ......................................................................... 70

4.5 Implementasi Software .................................................................................................... 72

4.5.1 Tombol Start, Stop, Emergency, Start dan Reset ................................................ 72

4.5.2 Timer Valve ......................................................................................................... 74

4.5.3 Timer Heater dan Mixer ...................................................................................... 77

4.5.4 Timer Pompa ....................................................................................................... 78

BAB V ....................................................................................................................................... 80

KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................................................. 80

5.1 Kesimpulan ................................................................................................................. 80

5.2 Saran ........................................................................................................................... 80

Daftar Pustaka ........................................................................................................................... 81

Lampiran ................................................................................................................................... 83


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Perancangan Blok Diagram .................................................................................... 3

Gambar 2. 1 PLC Omron CPM-2A ............................................................................................. 6

Gambar 2. 2 Konektor tipe-d dengan 25 pin ............................................................................... 7

Gambar 2. 3 Simbol NO .............................................................................................................. 8

Gambar 2. 4 Simbol NC .............................................................................................................. 8

Gambar 2. 5 Diagram Ladder Instruksi LD dan LDNOT ........................................................... 9

Gambar 2. 6 Diagram Ladder Instruksi AND dan ANDNOT ..................................................... 9

Gambar 2. 7 Diagram Ladder Instruksi OR atau ORNOT ........................................................ 10

Gambar 2. 8 Diagram Ladder Gabungan Instuksi OR atau ORNOT ........................................ 10

Gambar 2. 9 Diagram Ladder Timer ......................................................................................... 10

Gambar 2. 10 Diagram Ladder Instruksi Counter ..................................................................... 11

Gambar 2. 11 Diagram Ladder Instruksi OUT .......................................................................... 11

Gambar 2. 12 Diagram Ladder Instruksi MOV ......................................................................... 11

Gambar 2. 13 Diagaram Ladder Instruksi END ........................................................................ 12

Gambar 2. 14 Proses Pembacaan ............................................................................................... 12

Gambar 2. 15 Tampilan Belakang HMI (I/O) ........................................................................... 14

Gambar 2. 16 Simbol dan Bentuk Limit Switch ....................................................................... 15

Gambar 2. 17 Relay ................................................................................................................... 16

Gambar 2. 18 Prinsip kerja Motor DC ...................................................................................... 17

Gambar 2. 19 Prinsip Kerja Pompa Peristaltik .......................................................................... 17

Gambar 2. 20 Valve Electric ..................................................................................................... 18

Gambar 2. 21 Prinsip Resistive Heating[20] ............................................................................... 19

Gambar 2. 22 Level switch ........................................................................................................ 19

Gambar 3. 1 Ilustrasi prototipe………………………………………………………………..20

Gambar 3. 2 Blok Diagram ....................................................................................................... 21

Gambar 3. 3 Desain Tangki Tampak Depan ............................................................................. 24

Gambar 3. 4 Desain Tangki Tampak Atas ................................................................................ 24

Gambar 3. 5 Desain Tangki Utama ........................................................................................... 25

Gambar 3. 6 Rencana Konveyor ............................................................................................... 26


xvi

Gambar 3. 7 Tampilan Human Mechanical Interface Layer 1 ................................................. 26

Gambar 3. 8 Tampilan Human Mechanical Interface layer 2 ................................................... 27

Gambar 3. 9 Tampilan Mechanical Interface Layer 3 ............................................................... 27

Gambar 3. 10 Tampilan Human Mechanical Interface Layer 4 ................................................ 28

Gambar 3. 11Tampilan Human Mechanical Interface Layer 5 ................................................. 28

Gambar 3. 12 Flowchart sistem secara umum ........................................................................... 29

Gambar 3. 13 Flowchart pencampuran ..................................................................................... 30

Gambar 3. 14 Flowchart pengolahan ........................................................................................ 31

Gambar 3. 15 Flowchart pengisian ............................................................................................ 32

Gambar 3. 16 Contoh Botol ....................................................................................................... 34

Gambar 4. 1 tangki dengan bahan akrilk……………………………………………………...35

Gambar 4. 2 tangki dengan ember plastik ................................................................................. 35

Gambar 4. 3 level switch awal perancangan ............................................................................. 39

Gambar 4. 4 level switch implementasi .................................................................................... 39

Gambar 4. 5. Konveyor ............................................................................................................ 39

Gambar 4.6 layer home HMI .................................................................................................... 40

Gambar 4.7 Implementasi prototipe Pengolahan ..................................................................... 42

Gambar 4.8 Implementasi prototipe Pengisian ........................................................................ 42

Gambar 4.9 Sensor Level switch Tangki Utama....................................................................... 42

Gambar 4.10 Sensor Level switch Tangki Bahan ..................................................................... 42

Gambar 4.11 Tangki utama saat dibuka .................................................................................. 43

Gambar 4.12 Tangki utama saat tertutup ................................................................................. 43

Gambar 4.13 Plant konektor .................................................................................................... 44

Gambar 4.14 Konveyor dari Samping ..................................................................................... 44

Gambar 4.15 Sensor Photodiode Pada Konveyor ................................................................... 45

Gambar 4.16 tampilan tombol start pada HMI pengolahan dan pengisian .............................. 78

Gambar 4.17 program Ladder pada proses pengolahan ........................................................... 78

Gambar 4.18 prograam ladder pada proses pengisian .............................................................. 78

Gambar 4.19 tampilan tombol stop pada HMI pengolahan dan pengisian .............................. 78

Gambar 4.20 Program Ladder stop Pada PLC ........................................................................ 78

Gambar 4.21 Diagram Ladder Counter ................................................................................... 78


xvii

Gambar 4.22 tampila HMI Monitor pengisian ........................................................................ 80

Gambar 4.23 timer pada pilihan coffetea ................................................................................ 81

Gambar 4.24 ladder timer pilihan coffeMilk ........................................................................... 81

Gambar 4.25 ladder timer pilihan Milktea .............................................................................. 81

Gambar 4.26 Ladder Latching Pada pilihan menu .................................................................. 82

Gambar 4.27 Tampilan HMI Indikator valve .......................................................................... 82

Gambar 4.28 Diagram Ladder pilihaan Hangat....................................................................... 83

Gambar 4.29 Diagram Ladder pilihaan dingin ........................................................................ 83

Gambar 4.30 Diagram Ladder timer volume.......................................................................... 84

Gambar 4.31 Tampilan Indikator pompa ................................................................................ 84


xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Konfigurasi pin Konektor tipe-D yang harus digunakan ........................................... 7

Tabel 2. 2 Jenis-Jenis Omron CPM2A ...................................................................................... 13

Tabel 2. 3 Daftar PLC yang Support NB-TW00B .................................................................... 14

Tabel 3. 1 Fungsi I/O………………………………………………………………………….22

Tabel 3. 2 Komposisi Bahan Produk ......................................................................................... 23

Tabel 3. 3 Alamat Input Pada PLC ............................................................................................ 23

Tabel 3. 4 Alamat Output PLC .................................................................................................. 23

Tabel 3. 5 Data waktu kenaikan suhu hingga 35c ..................................................................... 33

Tabel 3. 6 Data waktu kenaikan suhu hingga 40c ..................................................................... 33

Tabel 3. 7 Perancangan Waktu Heater ...................................................................................... 33

Tabel 4. 1 Data hasil pengamatan piranti di plant dengan pilihan CoffeMilk dingin ............. 43

Tabel 4. 2 Tampilan HMI pada Piliham CoffeMilk Dingin ...................................................... 43

Tabel 4. 3 Data hasil pengamatan Piranti di plant dengan Pilihan CoffeMilk Hangat ............. 46

Tabel 4. 4 Tampilan HMI pada Piliham CoffeMilk Hangat...................................................... 47

Tabel 4. 5 Data Hasil Pengamatan Piranti Di plant Pilihan MilkTea Dingin ........................... 50

Tabel 4. 6 Tampilan HMI pada Pilihan MilkTea Dingin .......................................................... 50

Tabel 4. 7 Data Hasil Pengamatan Piranti Di plant Pilihan MilkTeh hangat ............................ 53

Tabel 4. 8 Tampilan HMI pada piliham MilkTea Hangat ......................................................... 53

Tabel 4. 9 Data Hasil Pengamatan Piranti Di plant Pilihan Coffetea Dingin ........................... 56

Tabel 4. 10 tampilan HMI pada piliham CoffeTea dingin ........................................................ 56

Tabel 4. 11 Data Hasil Pengamatan Piranti Di plant Pilihan Coffetea Hangat ......................... 60

Tabel 4. 12 tampilan HMI pada piliham CoffeTea dingin ........................................................ 60

Tabel 4. 13 data hasil pengamatan piranti pengisian botol 200ml di plant ............................... 63

Tabel 4. 14 Tampilan HMI pada Proses pengisian 200ml ........................................................ 64

Tabel 4. 15 data hasil pengamatan piranti pengisian botol 250ml di plant ............................... 66

Tabel 4. 16 tampilan HMI pada pengisian botol 250 ml .......................................................... 68

Tabel 4. 17 Hasil pengukuran tegangan Sistem ........................................................................ 70

Tabel 4. 18 hasil pengukuran volume botol 200ml ................................................................... 71

Tabel 4. 19 hasil pengukuran volume botol 250ml ................................................................... 71


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

minuman kemasan merupakan minuman yang disimpan pada wadah tertutup agar

dapat dijual lebih lama dan lebih efisien. Pada saat ini industri minuman kemasan mengalami

pertumbuhan yang cukup baik mencapai 6-7 persen pada tahun 2016[1], sehingga membuat

industri minuman kemasan ini menjadi salah satu sektor yang menguntungkan. Dengan

pertumbuhan yang cukup baik tersebut, membuat para pelaku industri minuman kemasan

bersaing dalam segi produksi.

Dalam sistem pengisisan minuman kemasan terdapat beberapa tahap yaitu proses

pencampuran bahan, proses pengolahan, proses pengisian dan hasil pengolahan ke dalam botol.

Proses pencampuran dalam sistem pengisian minuman kemasan sangat penting karena proses

pencampuran mempengaruhi rasa dari minuman kemasan, apabila campuran bahan-bahan tidak

sesuai aturan atau resep maka rasa akan berbeda dari yang diharapkan. Proses pengolahan

merupakan proses pengadukan bahan campuran dan pemanasan. Proses pengisian merupakan

proses setelah air kemasan sudah melewati tahap pengolahan kemudian dikemas ke dalam

wadah sesuai ukuran volume.

Berdasarkan latar belakang tersebut penulis ingin membuat sebuah sistem yang dapat

membantu proses pembuatan minuman kemasan agar lebih cepat dan efesien dengan

menggunakan PLC Omron sebagai kontrol dan HMI sebagai interface antara operator. Dengan

mesin produksi dengan adanya sistem pengontrol tersebut akan membuat minuman lebih

bersih/higienis karena cairan dicampur dan diproses tanpa sentuhan dari manusia secara

langsung.

Sebelumnya sudah pernah dilakukan penelitian serupa yaitu “Pembuatan Alat

Pencampur minuman Berbasis PLC” [2]. Pada sistem yang dibuat ini proses pencampuran yang

dilakuakan tidak terdapat tahap pengolahan namun campuran bahan langsung diisi ke dalam

wadah secara bergantian serta tidak menggunkan interface seperti HMI. Selain penelitian


2

“Pembuatan Alat Pencampur minuman Berbasis PLC” [2] ada juga penelitian “Otomatisasi

sistem pencampuran cairan dan Pengisian kemasan berbasis mikrokontroler Atmelat 89S52”[3].

Sistem ini menggunakan suara sebagai input untuk mikrokontroler untuk menentukan jenis

minuman yang akan dicampur namun hanya pada suara-suara yang sudah ada di database serta

tidak menggunakan mixer untuk mencampur cairan dan heater sebagai pemanas.

Penulis mengembangkan penelitian sebelumnya dengan membuat sistem pencampur

yang menggunkan PLC Omron CPM2A sebgai pusat control. Penggunaan PLC dilatarbelakangi

karena PLC lebih sering digunakan di industri. Pada sistem pencampuran menggunakan mixer

sebagai pengaduk yang diatur dengan timer serta menggunakan heater sebagai pemanas yang

on pada durasi tertentu sesuai dengan pilihan yang dipilih pada HMI. Konveyor bertugas untuk

menggerakan botol kosong ke posisi pengisian dan menggerakannya pada posisi selanjutnya

Pada sistem yang akan dibuat penulis terdapat tiga jenis pilihan pencapuran yaitu teh, kopi dan

susu serta memiliki dua jenis volume botol yang akan disesuaikan dengan operator sehingga

membuat sistem ini tidak hanya bekerja pada satu jenis pencampuran namun beberapa jenis.

1.2 Tujuan dan manfaat

1.1.1. Tujuan dari penelitian ini ialah: 1. Membuat prototipe sistem pengolahan dan pengisian minuman kemasan

dengan kemampuan mengolah 3 jenis minuman dan 2 jenis volume pengisian.

2. Membuat HMI sebagai interface antara operator dengan sistem.

1.1.2. Manfaat dari Penelitian ini ialah: Mempermudah pekerjaan manusia dalam proses pengelolahan hingga pengisian

minuman kemasan.

1.3 Batasan Masalah Adapun beberapa batasan masalah dari penelitian ini guna menghindari

pelebaran masalah yang tidak sesuai dengan rancangan, antara lain;

1. Menggunakan PLC Omron CPM-2A sebagai sistem kontrol.

2. Menggunakan HMI sebagai interface.

3. Menggunkan motor DC sebagai penggerak baling-baling pengaduk.

4. Terdapat 3 jenis pilihan campuran untuk diolah yaitu teh dengan kopi, kopi

dengan susu dan susu dengan teh.


3

5. Memiliki 2 jenis volume pengisian yaitu pada 200ml dan 250ml.

6. Mengunakan valve electric untuk mengisi cairan dari tangki teh, tangki kopi dan

tangki susu ke tangki utama.

7. Pompa DC sebagai alat untuk mengisi ke dalam botol.

8. Menggunakan konveyor untuk menggerakan botol menuju tempat pengisian.

9. Menggunakan heater untuk memanaskan, heater bekerja dengan sistem timer.

10. Mengunakan water level sebagai indikator apabila tangki sudah penuh

ataupun tangki pada kondisi minimum.

11. Menggunakan photodiode untuk menghitung jumlah botol yang telah diisi

dan sebagai acuan untuk menghentikan konveyor.

1.4 Metodologi Penelitian Berdasarkan tujuan yang ingin dicapai maka metode-metode yang digunakan

yaitu:

1. Studi literatur yaitu, mengumpulkan bahan-bahan yang terkarit tentang PLC

serta jurnal yang terkait dengan sistem pengolahan minuman.

2. Perancangan, melakukan perancangan terhadap desain prototipe menggunakan

sketchup desain.

3. Pembuatan program ladder pada PLC dengan CX-Programmer dan HMI sesuai

perancangan, seperti gambar berikut:

HMI

Level switch

PL

C MOTOR

(konveyor) Photodiode MOTOR

(Mixer)

Heater

POMPA DC

Gambar 1. 1 Perancangan Blok Diagram


4

Cairan dituang kedalam tangki utama melalui valve yang menghubungkan tangki

isi dan tangki pemcampur. Didalam tangki utama akan dilakukan proses

pengolahan (dipanaskan dan dicampur). Saat proses pengolahan selesai

campuran akan dipompa menuju botol yang posisinya telah ditentukan. Setelah

proses pengisian botol yang berada pada konveyor akan bergeser dan terjadi

pengulangan proses hingga cairan olahan habis.

4. Uji coba dan pengambilan data. Menguji prototipe yang sudah dibuat untuk

melihat hasil kerjanya. Dengan mengambil data berupa, daya yang diperlukan

prototipe, tegangan valve electric saat on/off, volume cairan yang akan dicampur,

daya heater, daya motor mixer, volume pada botol dan daya motor konveyor saat

on/off. Prototipe dinyatakan berhasil ketika bekerja minimal 85%, Uji coba

dilakukan sebanyak 3 kali.

5. Analisis hasil percobaan. Berdasarkan dari hasil percobaan diperhitungkan

tingkat keberhasilan prototipe berdasarkan data-data yang diambil.


5

BAB II

DASAR TEORI Bab ini menjelaskan tentang komponen utama yang akan digunakan pada penelitian

“Prototipe Sistem Pengolahan dan Pengisian minuman kemasan”. Komponen-komponen yang

digunakan antara lain: Programmable Logic Controllers (PLC), Human Machine Interface

(HMI), Relay, limit switch.

2.1. Teori Pengolahan Minuman[10] minuman kemasan mulai diproduksi pada tahun 1880an dan semakin berkembang di

tahun 2000an. Di Indonesia minuman kemasan masuk pertama kali dibawa oleh VOC pada

tahun 1920an. Dalam sistem produksi minuman kemasan terdapat beberapa tahap yang

dibutuhkan yaitu, mixing, filling, sealing dan packing. Setiap tahap memiliki fungsi sendiri-

sendiri untuk mencapai kualitas minumanm yang baik.

Tahap mixing merupakan tahap untuk mencampurkan bahan-bahan dasar agar menjadi

satu. Selanjutnya tahap filling, tahap ini merupakan tahap untuk melakukan pengisian hasil

mixing kedalam botol atau wadah. Setelah tahap filling selesai makan botol atau wadah akan

diberikan penutup peroses ini merupakan proses sealing. Setelah minuman kemasan sudah

siap maka minuman kemasan akan melalui tahap packing agar siap di distribusikan.

2.2. Programmable Logic Controllers ( Omron CMP-2A) [5] Programmable Logic Controllers (PLC) merupakan suatu bentuk khusus pengontrolan

berbasis mikroprosesor yang memanfaatkan memori yang dapat diprogram untuk menyiapkan

instruksi-instruksi dan untuk mengimplentasikan fungsi-fungsi seperti logic, sequencing,

timing, counting dan aritmetika guna mengkontrol mesin-mesin dan proses [4]. PLC memiliki

4 komponen utama yaitu:

1. Central Processing Unit (CPU). CPU merupakan pusat kendali dari sistem, CPU sendiri

terbagi atas 3 komponen yaitu:

1.1. Microprocessor, bagian ini merupakan bagian yang sistem matematika dan logika operasi

1.2.Memory, bagian ini merupakan pusat penyimpanan data dan informasi serta mengatur

sistem program perangkat lunak


6

1.3.Power supply, bagian ini merupakan komponen converter dari arus AC menjadi arus

DC

2. Programmer/Monitor. Programmer/monitor (PM) merupakan perangkat yang digunakan

untuk berkomunikasi dengan PLC.

3. I/O Modules. Modul masukan memiliki terminal yang terjadi diluar dari proses signaling

yang dihasilkan oleh sensor yang kemudian dimasukan. Terdapat sistem elektronik untuk

menghubungkan I/O dari lokasi-lokasi yang jauh dari PLC.

4. Racks dan chassis. Merupakan tempat untuk PM dan CPU.

Gambar 2. 1 PLC Omron CPM-2A

2.2.1 Komunikasi Serial RS232[5] Komunikasi Serial RS232 merupakan komunikasi serial yang paling lazim digunakan

untuk antarmuka. Sambungan yang digunakan biasanya konektor tipe-D 25-pin atau 9-pin.

Dalam aplikasi tidak semua port digunakan pin-pin yang harus digunakan:


7

Tabel 2. 1 Konfigurasi pin Konektor tipe-D yang harus digunakan

PIN Fungsi

Pin 1 Sebagai grounding ke badan perangkat

Pin 2 Data serial yang dikirim (pin data output)

Pin 3 Data serial yang diterima(pin data input)

Pin 4 Permintaan untuk mengirim data

Pin 5 Saluran bebas untuk pengiriman

Pin 6 Data siap dikirim

Pin 7 Pertanahan sinyal, yang berfungsi sebagai jalur kembali bersama untuk

sinyal-sinyal

Gambar 2. 2 Konektor tipe-d dengan 25 pin

Sinyal yang dikirimkan melalui pin-pin 4, 5 dan 6 ditunjukan untuk memastikan bahwa

ujung penerima siap menerima sebuah sinyal, ujung pengiriman siap untuk mengirimkan sinyal

dan data telah siap untuk dikirimkan. Dengan RS232, sebuah bit 1 direpresensikan oleh sebuah

sinyal dengan tegangan antara -5V hingga -25V, biasanya -12V, dan sebuah bit 0 diwakili oleh

sebuah sinyal tegangan antara +5V hingga +25V, biasanya +12V.

2.2.2 Diagram Ladder[4]

Salah satu metode pemograman pada PLC biasanya berdasarkan pada penggunaan

diagram-diagram ladder (tangga). Penulisan sebuah program dengan demikian menjadi sama

dengan menggambar sebuah rangkaian pensaklaran. Pada penggambaran sebuah diagram,

diterapkan konvesi-konvesi ditentukan seperti:

a. Garis-garis vertikal diagram merepresikan rel-rel daya diantara keduanya komponen-

komponen rangkaian tersambung.

b. Tiap-tiap anak tangga mendefinisikan sebuah operasi di dalam proses kontrol.


8

c. Sebuah diagram dibaca dari kiri ke kanan dan dari atas ke bawah.

d. Tiap-tiap anak tangga harus dimulai dengan sebuah input atau sejumlah input dan

harus berakhir dengan setidaknyaa sebuah output.

e. Perangkat-perangkat listrik ditampilkan dalam kondisi normalnya.

f. Sebuah perangkat tertentu dapat digambarkan pada lebih dari satu anak tangga

g. Input-input dan output-output seluruh nya diidentifikasikan melalui alamat-alamat,

notasi yang digunakan tergantung pada pabrikan PLC

Pada pengambar diagram tangga dikenal simbol-simbol yang hampir sama dengan relay

mekanik, yaitu [6]:

a. Saklar Normally Open (NO), saklar ini menandakan keadaan saklar yang normalnya

pada posisi on/terbuka, dan akan on/terhubung bila relay telah diberi energi

Gambar 2. 3 Simbol NO

b. Saklar Normally Closed (NC), saklar ini menandakan keadaan saklar yang normalnya

pada posisi off/tertutup, jadi jika saklar tersebut diaktifkan akan menjadi off/terbuka.

Gambar 2. 4 Simbol NC

2.2.3 Instruksi pada Programmable Logic Controller[4]

Pada programmable logic controller terdapat intruksi-instruksi dasar yang banyak

digunakan dalam penyusunan diagram ladder. Instruksi-intruksi yang ada akan membentuk

suatu eksekusi diantara lain:


9

a. Intruksi LD dan LDNOT

Instruksi LD digunakan untuk memasukan masukan yang dikehendaki sebagai bagian

awal dari ladder. Instruksi LDNOT digunakan untuk menandakan kontak NC (normally

closed). Instruksi LD dan LDNOT dibutuhkan hanya satu kondisi logika saja pada awal

program. Bentuk diagram ladder printah tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2. 5 Diagram Ladder Instruksi LD dan LDNOT

b. Instruksi AND dan ANDNOT

Instruksi AND digunakan untuk memasukan masukan yang diseri dengan masukan yang

sebelumnya. Tentunya instruksi yang diseri harus terpenuhi semuanya untuk

mengeluarkan satu keluaran. Dalam bentuk ladder perintah tersebut digambarkan sebagai

berikut:

Gambar 2. 6 Diagram Ladder Instruksi AND dan ANDNOT

c. Instruksi OR dan ORNOT

Instruksi OR digunakan untuk memasukan masukan yang diparalelkan dengan masukan

yang sebelumnya. Beberapa instruksi memungkinkan terletak pada garis terpisah secara

paralel, maka kondisi pertama merupakan load (LD) dan sisanya berhubungan dengan

instruksi OR atau ORNOT.


10

Gambar 2. 7 Diagram Ladder Instruksi OR atau ORNOT

Kombinasi antara OR dan AND dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2. 8 Diagram Ladder Gabungan Instuksi OR atau ORNOT

d. Instruksi Timer

Intruksi timer merupakan instruksi untuk menunda suatu proses. Fungsi instruksi yang

sering digunakan pada PLC ialah on-delay dan off-delay. Proses penundaan pada timer ini

diatur sesuai dengan sistem yang diingkan. PLC menggunakan teknologi solid-state

sehingga punya kecepatan dan kecermatan dibandingkan relay konvensional.

Gambar 2. 9 Diagram Ladder Timer

e. Instruksi Counter


11

Instruksi counter hampir sama dengan instruksi timer. Perbedaannya ialah instruksi timer

akan secara kontinu menghitung naik nilai akumulatifnya pada sebuah rata-rata yang

ditentukan time base, sedangkan pada counter bisa menghitung naik ataupun turun.

Gambar 2. 10 Diagram Ladder Instruksi Counter

f. Instruksi OUT

Instruksi OUT merupak instruksi hasil dari kumpulan-kumpulan instruksi lainya yang

kemudian menjadi keluaran.

Gambar 2. 11 Diagram Ladder Instruksi OUT

g. Instruksi MOV

Instruksi MOV berfungsi untuk memindahkan data channel (16 bit data) dari alamat

memori asal ke alamat memori tujuan atau untuk mengisi suatu alamat memori yang

ditunjuk dengan data bilangan (hexadecimal atau BCD).

Gambar 2. 12 Diagram Ladder Instruksi MOV

h. Instruksi END


12

Instruksi ini digunakan untuk menandakan akhir dari suatu program.

Gambar 2. 13 Diagaram Ladder Instruksi END

2.2.4 Operasi Pembacaan (Scanning operation)[4]

Operasi pembacaan merupakan suatu proses dimana PLC akan membaca program yang

telah dibuat. Siklus operasi pembacaan ini terdiri dari 3 bagian yaitu:

a. Pembacaan masukan

b. Pembacaan program

c. Pembacaan keluaran

Total waktu pembacaan program yang lengkap merupakan fungsi dari kecepatan prosesor

dan panjang program yang dibuat. Prosesor berkecepatan tinggi dan ratusan ladder dibaca

dengan lengkap berlangsung kira-kira 1 detik. Selama proses pembacaan masukan, terminal-

terminal masukan akan dibaca dan dimaskukan dalam tabel status masukan yang di isi secara

bertahap menurut urutan pembacaannya:

Pada proses pembacaan program, data yang ada akan dibaca dan dimasukan dalam tabel

status yang kemudian diterjemah pada program user, ketika program dieksikusi, tabel status

keluaran akan di-update secara tetap sesuai dengan perubahan.

Terminal

masukan

masukan

Tabel

Status

keluaran

User

program

Tabel

Status

masukan

Terminal

keluaran

Gambar 2. 14 Proses Pembacaan


13

2.2.5 Jenis- Jenis PLC OMRON CPM-2A[9]

PLC Omron CPM-2A memiliki 2 jenis model berdasarkan sumber daya listrik yang

digunakan. Omron CPM-2A menggunkan Input 24VDC dan Output 24VDC, selain itu ada

yang dibedakan berdasarkan jumlah port yang digunakan antara lain:

Tabel 2. 2 Jenis-Jenis Omron CPM2A

Jenis Pin Input Pin Output

CPM2A-20CDR 12 8

CPM2A-30CDR 18 12

CPM2A-40CDR 24 16

CPM2A-60CDR 36 24

2.3. Human Machine Interface (HMI)[11]

HMI merupakan sebuah perangkat lunak yang menjadi interface antara manusia dengan

mesin ataupun sebuah sistem kontrol. HMI dapat membuat visualisasi dari sistem kontrol yang

digunakan selain itu juga HMI dapat memberikan informasi-informasi mulai dari waktu, alarm

dan kondisi dari sensor secara realtime. HMI berguna untuk menggantikan fungsi-fungsi dari

push button dan pilot lights. HMI membantu operator untuk mengatur sistem sesuai dengan

kebutuhan.

2.3.1. HMI Omron NB7W-TW00B

HMI ini memiliki luas layar 7inc dan membutuhkan sumber catu daya sebesar 24 Vdc

serta membutuhkan daya sebesar 7 W. Memiliki 2 port input yaitu COM 1 dan COM 2. COM

1 menggunakan RS232 untuk berkomunikasi dengan PLC, COM 2 menggunakan RS-

232C/422A/485 dengan tipe konektor D-Sub 9 Pin.


14

Gambar 2. 15 Tampilan Belakang HMI (I/O)

HMI Omron NB7-TW00B dapat berkomunikasi dengan dengan beberapa PLC yang

dibuat oleh Omron, Mitsubishi, Panasonic, Siemens, Schneider, Delta, LG, Modbus. Pada Tabel

2.3 disebutkan seri dari PLC yang dapat bekomunikasi dengan HMI Omron NB7-TW00B.

Tabel 2. 3 Daftar PLC yang Support NB-TW00B

Merk PLC Seri Merk PLC Seri

OMRON Omron C Series Host Link Schneider Schneider Modicon Uni-

TelWay

Omron CP/CJ/CS Series Host

Link

Schneider Twido Modbus

RTU

Mitsubisi Mitsubishi Q_QnA (Link Port) Delta Delta DVP

Mitsubishi FX-485ADP/422BD

(Multi-station)

LG (LS) LS Master-K Cnet

Mitsubishi FX0N/1N/2N/3G LS Master-K CPU Direct

Mitsubishi FX1S LS Master-K Modbus RTU

Mitsubishi FX2N-10GM/20GM LS XGT CPU Direct

Mitsubishi FX3U LS XGT Cnet

Mitsubishi Q series (CPU Port) Modbus ASCII

Mitsubishi Q00J (CPU Port) Modbus Modbus RTU

Mitsubishi Q06H Modbus RTU Slave

Panasonic FP series Modbus RTU Extend

Siemens Siemens S7-200

Siemens S7-300/400 (PC

Adapter Direct)


15

2.4. Limit Switch[15]

Limit Switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi

menggantikan tombol. Prinsip kerja Limit Switch seperti saklar Push ON yaitu hanya akan

menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan

dan akan memutus saat saat katup tidak ditekan. Limit Switch termasuk dalam kategori sensor

mekanis yaitu sensor yang memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada

sensor tersebut. Penerapan dari Limit Switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek)

yang bergerak. Simbol Limit Switch ditunjukan pada gambar 2.14.

Gambar 2. 16 Simbol dan Bentuk Limit Switch

2.5. Relay[14]

Relay adalah saklar (switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen

electromechanicaI yang terdiri dari 2 bagian utama yakni coil dan kontak saklar/switch. Relay

menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus

listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.

Contoh relay dapat dilihat pada gambar 2.17. Relay memiliki beberapa bagian, yaitu:

1. Koil: adalah bagain dari relay yang terdiri dari gulungan / lilitan kawat yang

menghasilkan energi elektromagnetik.

2. Common: adalah kaki relay yang terhubung pada posisi normally close ketika relay

pada kondisi awal.

3. Kontak: bagian dari relay yang terhubung pada input /output. Kontak relay terdapat 2

posisi. Kontak relay normally open (NO) dan normally close (NC).

Kontak Poin (Contact Point) relay terdiri dari 2 jenis yaitu:


16

a) Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di

posisi CLOSE (tertutup)

b) Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di

posisi OPEN (terbuka)

2.6. Motor DC

Motor Listrik merupakan perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik.

Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. DC Motor memiliki dua terminal

dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya.

2.6.1. Prinsip kerja Motor DC[8]

Prinsip kerja dari motor DC menggunakan elektromagnet, ketika kumparan pada stator

motor dialiri oleh arus listrik maka menimbulkan medan magnet. Ketika stator diletakan di

antara kutub utara dan selatan yang kuat maka medan magnet dari konduktor akan berinteraksi

dengan stator yang akan menyebabkan stator berputar.

Gambar 2.17 Rela Gambar 2. 17 Relay


17

Gambar 2. 18 Prinsip kerja Motor DC

2.7. Pompa Peristaltik[16]

Pompa peristatik merupakan selalah satu jenis pompa liquid. Pompa in sering digunakan

di dunia medis karena mekanis dari pompa dan liquid yang dibawa tidak bersentuhan sehingga

liquid tetap steril. Cara kerja dari pompa peristaltik yaitu, tabung fleksibel yang dipasang

melingkar di dalam casing pompa sebagai media. Kemudian terdapat baling-baling. Ketika

baling-baling bergerak, maka bagian bawah tabung akan tertekan dan terjepit sehingga menjadi

tertutup, yang menyebabkan cairan tertarik yang kemudian akan dipompa untuk bergerak

malalui tabung.

Gambar 2. 19 Prinsip Kerja Pompa Peristaltik


18

(2.1)

2.8. Valve Electric (Solenoid Valve)[17]

Solenoid valve merupakan katup yang dikendalikan dengan arus listrik baik AC maupun

DC melalui kumparan / selenoida. Solenoid valve ini merupakan elemen kontrol yang paling

sering digunakan dalam sistem fluida. Seperti pada sistem pneumetik, sistem hidrolik ataupun

pada sistem kontrol mesin yang membutuhkan elemen kontrol otomatis.

2.8.1 Prinsip kerja

Solenoid valve bekerja coil mendapatkan tegangan arus listrik yang sesuai dengan

tegangan kerja ketika coil mendapatkan tegangan yang sesuai maka sebuah pin tertarik karena

gaya magnet. Saat pin tersebut ditarik naik maka fluida mengalir dan tekanan fluida yang masuk

mengangkat diafragma. Menyebabkan katup utama terbuka dan fluida mengalir keluar untuk

melihat penggunaan solenoid valve pada sistem pneumetik.

Gambar 2. 20 Valve Electric

2.9. Heater

Heater merupakan suatu komponen yang berguna untuk memanaskan air menggunakan

prinsip arus eddy yang menggunakan induksi medan magnet yang dihasilkan dari resistive

heating

2.9.1 Resistive Heating[19]

Resistive heating tejadi ketika arus listrik mengalir melalui matrial yang memiliki

hambatan sehingga menyebabkan panas.perinsip resistive dapat dilihat pada gambar 2.21

Pemanasan yang terjadi dapat di hitung dengan rumus daya yaitu;

𝑃 = 𝐼2. R


19

Pada prototipe heater daya yang digunakan 1000W, 5 A dan 220 V. Jadi untuk

menentukan hambatan dari heater yang digunakan ialah;

𝑃 = 𝐼2. 𝑅

1000 = 52. 𝑅

𝑅 =1000

25

𝑅 = 40Ω

Gambar 2. 21 Prinsip Resistive Heating[20]

2.10 Level switch [18]

Level switch merupakan sensor ketinggian, level switch termasuk sensor mekanik karena

menggunakan skalar, penggunaan level switch biasa digunakan untuk mengukur ketinggian

volume cairan pada suatu tangki. Level switch yang biasa digunakan pada tabung berjenis

horizontal. Cara kerja dari level switch ialah memanfaatkan bandul untuk menekan saklar.

Ketika volume air meningkat maka bandul akan naik sesuai ketinggian air saat bandul mencapai

ketinggian yang ditentukan maka bandul akan menyentuh saklar. level switch dapat di lihat pada

gambar 2.22

Gambar 2. 22 Level switch


20

BAB III

PERANCANGAN PENELITIAN Bab ini menjelaskan tentang perancangan “Prototipe Sistem Pengolahan dan Pengisian

minuman Kemasan Berbasis PLC” yang terdiri dari Blok Diagram, Perancangan Hardware dan

Perancangan Software. Prototipe ini membuat sistem pengolahan minuman yang memiliki tiga

jenis bahan campuran yaitu teh, susu dan kopi. Bahan campuran di isi menuju tangki utama

memalui valve electric (VE) yang terhubung dengan setiap tangki bahan. Setiap tangki bahan

memiliki indikator berupa level switch (LS) untuk menentukan volume tangki bahan sudah

kosong. Setelah tangki utama terisi oleh bahan campuran maka proses pengolahan akan dimulai.

Proses pengolahan terdari dari proses pencampuran oleh mixer dan pemanasaan olah heater.

Saat proses pengolahan selesai maka campuran akan di pompa (pompa peristaltic) ke botol saat

botol telah siap, botol akan digerakan oleh konveyor untuk menuju tempat pengisian.

Perancangan alat secara keseluruhan seperti pada gambar 3.1.

Gambar 3. 1 Ilustrasi prototipe


21

3.1 Blok Diagram Blok diagram dari “Prototipe Sistem Pengolahan dan Pengisian minuman Kemasan

Berbasis PLC” ditunjukan pada gambar 3.2.

Blok diagram ini terdiri dari PLC Omron, sensor sebagai input, HMI sebagai interface

serta input dari operator dan output. PLC berfungsi untuk mengelola perintah yang diberikan

oleh operator melalui Human Machine Interface (HMI) dengan tampilan seperti gambar 3.2.

Semua sistem yang diatur oleh operator dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang diinginkan.

Prototipe bekerja ketika operator memberikan input dari HMI yang berupa jenis cairan,

durasi heater, mixer serta ukuran botol yang diisi. Setelah masukan dari operator menekan

tombol mulai untuk memulai sistem. Sistem bekerja berdasarkan tahap-tahap yang diatur oleh

program. Pertama kali sistem akan membuka valve electric pada tangki cairan yang dipilih

operator sesuai dengan waktu yang dipilih operator dialirkan menuju tangki pencampur. Valve

electric akan menutup apa bila terjadi satu dari 3 kondisi yaitu timer yang dimasukan oleh

Level switch A

Level switch B

Level switch C

Level switch D

Photodiode

PL

C O

MR

ON

HMI

Valve Electric

A

Heater

Motor DC

(KONVEYOR

)

Motor

DC(MIXER)

Pompa DC

Valve Electric

C

Valve Electric

B

R

E

L

A

Y

Gambar 3. 2 Blok Diagram


22

operator sudah terpenuhi, apabila sensor level switch pada tangki pencampur telah penuh dan

sensor level switch pada tangki cairan telah kosong. Setelah valve electric menutup maka mixer

dan heater pada tangki pencampur aktif sesuai dengan masukan dari operator. Setelah prroses

pencampuran telah selesai pompa memompa cairan hasil pencampuran ke botol di atas

konveyor namun pompa aktif apabila sensor photodiode tertutup botol. Konveyor aktif ketika

proses pencampuran telah selesai dan berhenti ketika botol yang dibawa menutup photodiode

yang posisinya telah diatur tepat dibawah pompa. Setelah botol terdeteksi pada posisi yang

seharusnya pompa on dan memulai pengisian ke dalam botol setelah botol selesai diisi konveyor

akan aktif lagi hingga botol berikutnya menutup photodiode dan sistem akan berhenti apabila

cairan pada tangki pencampur telah kosong dan mulai mengisi kembali hingga dihentikan oleh

operator. Fungsi piranti input dan output dapat dilihat pada tabel 3.1

Tabel 3. 1 Fungsi I/O

Piranti Fungsi atau keterangan

Level switch A Mematikan valve electric A ketika volume tangki teh kurang

dari 1 liter

Level switch B Mematikan valve electric B ketika volume tangki susu kurang

dari 1 liter

Level switch C Mematikan valve electric C ketika volume tangki kopi kurang

dari 1 liter

Level switch D Mematikan valve electric A,B dan C ketika volume tangki

utama lebih dari dari 4 liter

Photodiode Untuk menjadi batas posisi pengisan dan sebagai indikator

perhitungan botol

Valve electric A Sebagai penghubung tangki teh dengan tangki utama

Valve electric B Sebagai penghubung tangki susu dengan tangki utama

Valve electric C Sebagai penghubung tangki kopi dengan tangki utama

Pompa DC Untuk memompa hasil pengolahan pada tangki utama menuju

botol

Motor DC 24 V (Mixer) Untuk Mengaduk bahan campuran dengan kecepatan 70rpm

Motor DC 12 V (Konveyor) Sebagai pengerak konveyer dengan kecepatan 30rpm

Heater Untuk memanaskan bahan-bahan yang dioalah pada tangki

utama


23

3.2 Perancangan Produk

Terdapat tiga jenis campuran yang akan diolah yaitu, coffetea, milktea dan coffemilk.

Masing-masing produk memiliki komposisi yang berbeda seperti pada tabel 3.2 lama waktu

produksi di tentukan pada suhu yang telah di pilih.

Tabel 3. 2 Komposisi Bahan Produk

NO Nama Produk Komposisi (ml)

Teh Susu Kopi

1 Coffemilk - 1500 2500

2 Milktea 3000 1000 -

3 Coffetea 2500 500 1000

3.3 Perancangan Programmable Logic Controller (PLC)

Pada sistem ini PLC yang digunakan sebagai pusat kontrol ialah Omron CPM-2A yang

memiliki 30 port dengan input sebanyak 18 port dan output sebanyak 12 port. Sistem ini

mengunakan 6 input dan juga 7 output yang sudah diatur seperti pada table 3.1 dan table 3.2

Perancangan wiring ini untuk memudahkan apabila terjadi kesalahan ketika sistem sedang

bekerja.

Tabel 3. 3 Alamat Input Pada PLC

Tabel 3. 4 Alamat Output PLC

Alamat output Alat atau komponen

1000 Valve electric A

1001 Valve electric B

1002 Valve electric C

1003 Pompa DC

1004 Motor DC mixer

1005 Heater

Alamat Input Alat atau komponen

0000 Level switch A

0001 Level switch B

0002 Level switch C

0003 Level switch D

0004 Level switch E

0005 Photodiode


24

Lanjutan tabel 3.4

Alamat output Alat atau komponen

1006 Motor DC konveyor

3.4 Perancangan Prototipe Perancaan prototipe ini mengenai dimensi dari alat yang dirancang mulai dari tangki-

tangki yang akan menggunakan acrylic dan perancangan dari konveyor.

3.4.1 Perancangan tangki susu, teh dan kopi. Tangki ini memiliki panjang 20 cm, lebar 20 cm dan tinggi 20 cm dangan volume

maksimal 8000 cm3 (8 liter). Pada tangki ini terdapat pelampung yang terhubung dengan limit

switch untuk menetukan batasan minimal volume air. Terdapat sensor ketinggian air yang

menggunakan limit switch yang terhubung ke pelampung untuk menentukan batas bawah atau

volume minimal dari tangki, batas bawah tangki ini adalah 800 ml.

Gambar 3. 4 Desain Tangki Tampak Depan

Gambar 3. 3 Desain Tangki Tampak Atas


25

3.4.2 Perancangan Tangki Utama Tangki utama mereupak tempat proses terjadinya pengolahan cairan (pemanasan dan

pengadukan). Dimensi alat ini ialah tinggi 28 cm, jari-jari 8 cm. Pada tangki ini akan diletakan

pompa DC, motor DC (mixer) dan heater. Pompa diletakan di sebelah kanan dari tangki level

switch akan diataur on ketika air pada tangki melebihi 4 L dan mematikan valve.

Gambar 3. 5 Desain Tangki Utama

3.4.3 Perancangan konveyor Konveyor (Conveyer) berfungsi sebagai penggerak botol menuju ke tempat pengisian

cairan. Konveyor bergerak ketika proses pencampuran telah selesai, ketika konveyor bergerak

pompa untuk pengisian akan dalam kondisi off hingga botol yang berada di atas konveyor

mengenai photodiode yang yang dirancang berada tepat di pipa pengisian ketika botol telah

terisi penuh maka pompa akan mati dan konveyor akan bergerak kembali. Panjang dari

konveyor 1.5 m dengan lebar 25 cm serta luas permukaan konveyor sendiri 15 cm.


26

Gambar 3. 6 Rencana Konveyor

3.5 Perancangan Tampilan Human Machine Interface (HMI)

Tampilan pada rancangan pada HMI terbagi 4 layer yang memiliki fungsi masing-masing.

Layer utama (gambar3.7.) merupakan layar utama yang terdapat pilihan pengolahan,

pengepakan dan monitoring. Layer mode pengolahan merupakan interface untuk menentukan

jenis campuran yang ingin dibuat dan terdapat pilihan untuk suhu minuman yang ingin di

kelolah lama proses pengolahan disesuaikan dengan suhu yang dipilih. Layer mode pengepakan

(gambar3.8.) terdapat pilihan untuk jenis volume minuman yang akan di isi kedalam botol yang

disediakan. Monitoring pengolahan (gambar 3.9.) terdapat lampu indikator dari valve masing-

masing tangki bahan mixer dan heater. Selain itu terdapat alarm apabila volume pada tangki

bahan kosong. Monitoring pengolahan (gambar 3.10.) terdapat indikator konveyor dan mixer

serta alaram volume tangki bahan apabila kosong. Setiap layer monitoring memiliki tombol start

dan stop masing-masing, pada monitoring pengisian terdapat jumlah hasil produksi.

Gambar 3. 7 Tampilan Human Machine Interface Layer 1


27

Gambar 3. 8 Tampilan Human Machine Interface layer 2

Gambar 3. 9 Tampilan Machine Interface Layer 3


28

Gambar 3. 10 Tampilan Human Machine Interface Layer 4

Gambar 3. 11Tampilan Human Machine Interface Layer 5


29

3.6 Perancangan Flowchart Pada bagian perancangan Flowchart dijelaskan rancangan dari sistem-sistem yang dibuat

antara lain rancangan sistem secara umum, sistem konveyor dan sistem pengolahan.

3.6.1 Perancangan Flowchart Utama Pada sistem utama alat bekerja ketika user atau operator memberika masukan kedalam

HMI semua sistem dipilih didalam sistem di HMI. Setelah HMI telah dipilih dan ditekan NEXT

sistem bekerja sesuai pilihannya. Pada flowchart utama terdapat 3 bagian yaitu bagian

pencampuran, pengolahan dan pengisian. Pada bagian pencampuran merupakan proses

pemilihan jenis minuman yang akan dikelolah jenis pilihan yang dapat dilakukan sebanyak 3

jenis. Pada bagian pengolahan merupakan proses pengolahan minuman yang akan dikelolah

terdapat 2 jenis pengolahan yang dapat dilakuan. Proses pengisian merupak proses pengisian

hasil pengolahan kedalam botol.

Gambar 3. 12 Flowchart sistem secara umum

3.6.2 Perancangan Flowchart Pencampuran Pada pencampuran terdapat pemilihan jenis minuman yang akan dikelolah yaitu Coffetea,

Milktea dan Coffemilk. Valve electric yang ON sesuai dengan pemilihan pada jenis


30

minumannya. Valve electric A, B dan C ON ketika jenis minuman coffetea yang dipilih. Valve

electric A dan B ON ketika jenis minuman milktea yang dipilih. Valve electric B dan C ON

ketika jenis minuman yang dipilih coffemilk. Setelah proses pemilihan selesai valve akan terbuka

sesuai dengan komposisi cairan yang diperlukan.

Gambar 3. 13 Flowchart pencampuran

Durasi valve electric untuk ON akan ditentukan berdasarkan hasil ujicoba yang dilakukan

sebanyak 4 kali untuk mendapatkan volume air yang melewati valve electric. Volume air yang

digunakan ialah 3000ml, 2500ml, 1500ml, dan 1000ml berdasarkan pada tabel 3.2. sebagai

acuan.

3.6.3 Perancangan Flowchart Pengolahan Pada perancangan pengolahan terdapat dua jenis plihan pengolahan yaitu dingin dan

hangat. Perancangan waktu heater dan mixer dibuat sama dengan perancangan waktu heater

pada tabel 3.7. Pada pemilhan dingin heater dan mixer akan ON selama 180 detik. Pada

pemilihan hangat heater dan mixer akan ON selama 400 detik.


31

Gambar 3. 14 Flowchart pengolahan

3.6.4 Perancangan Flowchart Pengisian Pada sistem pengisian konveyor ini bertugas untuk menggerakan botol kosong menuju

ketempat pengisian, ketika sistem pengolahan sudah selesai maka konveyor mulai bergerak

membawa botol kosong. Saat botol kosong menutup atau mengenai photodiode maka botol

berhenti. Photodiode diletakan tepat berada di posisi pengisian, setelah botol berhenti pada

posisi pengisian maka pompa akan ON. Durasi pompa untuk ON sesuai pada pemilhan jenis

botol pada botol 200 ml pompa akan on selama 120 detik dan pada botol 250 ml pompa akan

ON selama 180 detik. Setelah botol terisi konveyor akan bergerak.


32

Gambar 3. 15 Flowchart pengisian


33

3.7 Perancangan Heater

Heater yang digunakan ialah dengan daya 1000W tegangan 220V. Pada prototipe ini suhu

dibedakan menjadi dingin dan hangat, suhu dingin berada pada suhu 30OC - 35OC dan suhu

hangat 35OC-40OC.Waktu yang dibutuhkan heater untuk mendapatkan suhu dingin dan hangat

bervariasi tergantung jumlah dari bahan yang akan dipanaskan sehingga berdasarkan 2 kali

percobaan pada suhu 35oC dan 40oC didapat data seperti pada tabel 3.5. Dan tabel 3.6.

Tabel 3. 5 Data waktu kenaikan suhu hingga 35 OC

Kapasitas (Liter) Waktu Percobaan (s) Waktu rata-rata (s)

Percobaan 1 (s) Percobaan 2 (s)

1 67 70 69

2 104 107 106

3 121 119 120

4 210 218 215

Tabel 3. 6 Data waktu kenaikan suhu hingga 40 OC

Kapasitas (Liter) Waktu Percobaan (s) Waktu rata-rata (s)

Percobaan 1 (s) Percobaan 2 (s)

1 104 107 106

2 194 192 193

3 313 315 314

4 457 467 462

Berdasarkan data pada tabel 3.5 dan tabel 3.6. maka dibuat perancangan heater seperti

pada tabel 3.7.

Tabel 3. 7 Perancangan Waktu Heater

SUHU Waktu (s)

Dingin (30OC - 35OC) 180

Hangat (35OC-40OC) 400


34

3.8 Perancangan Botol

Botol yang digunakan memiliki kapasitas maksimal 250 ml, dengan lebar 4,5 cm dan

tinggi 16 cm. Pada saat pengisian terdapat 2 jenis yaitu 200 ml dan 250 ml kedua jenis pengisisan

menggunakan botol yang sama. Bentuk botol yang digunakan seperti pada gambar 3.16

Gambar 3. 16 Contoh Botol


35

BAB IV

Hasil dan Analisis Bab ini akan menjelaskan tentang implementasi dari hasil perancangan yang telah dibuat

beserta hasil percobaan dan pembahasan mengenai kesesuaian perancangan dengan

implementasi. Bab ini dibagi menjadi 4 bagian yaitu perubahan perancangan, implementasi

hardware, implementasi software dan hasil pengamatan. Pada hasil pengamatan terdiri dari

komunikasi HMI dengan PLC, komunikasi PLC dengan aktuator (motor, valve electric dan

heater), sensor dan jumlah produksi dalam satu siklus.

4.1 Perubahan Perancangan Bagian ini menjelaskan perubahan pada implemetasi hardware yang terjadi selama proses

pembuatan hardware maupun software.

4.1.1 Tangki Bahan.

Pada awal perancangan tangki bahan menggunakan bahan akrilik namun selama peroses

pembuatan tangki, tangki dengan bahan akrilik mudah bocor pada sambungan sehingga diubah

menggunakan ember plastik untuk meminimalisir resiko kebocoran.

Gambar 4. 1 tangki dengan bahan akrilk

4.1.2 Sensor Level switch Penggunaan sensor level switch pada awal perancangan seperti pada gambar 4.3, namun

pada pembuatan awal sensor tersebut sering mengalami masalah secara teknis seperti posisi ON

Gambar 4.2 tangki dengan ember plastik


36

yang berubah-berubah sehingga sering membuat sensor tidak stabil dan mudah tersangkut pada

dinding tangki. Oleh karena itu jenis sensor level switch diubah menjadi seperti gambar 4.4.

4.1.3 Konveyor

Terjadi perubahan perancangan pada dimensi konveyor. Pada awal perancangan panjang

konveyor 1.5 m sedangkan pada implementasi diubah menjadi 1 m. Hal ini kemungkinan

menyebabkan terjadinya slip. telah dibuatan konveyor dengan panjang 1.5 namun belt konveyor

rentan untuk slip dan terkadang tidak berputar dengan baik ketika diberi beban, oleh karena itu

dimensi konveyor dikurang menjadi 1 m agar beban pada belt menjadi lebih kecil dan hasil akhir

konveyor dilihat pada gambar 4.5

Gambar 4.3 level switch awal perancangan Gambar 4.4 level switch implementasi

Gambar 4.5. Konveyor


37

4.1.4 Perubahan Perancangan Tampilan HMI Pada tampilan HMI terdapat perubahan dari perancangan awal. Perubahan ini

dilakukan dengan penambahan fitur yang membuat tampilan HMI menjadi lebih user friendly

bagi operator yang mengoprasikannya.Pada layer home hanya ada penambahan logo Universitas

Sanata Dharma dan perubahan warna latar yang awalnya biru menjadi putih dan perubahan

warna tombol yang awal berwarna biru menjadi warna kuning.

Pada layer mode pengolahan terdapat peruhaan warna pada latar dan tombol selain itu

ada juga penambahan fitur tombol cancel yang berguna apa bila operator sudah memilih jenis

dan suhu kemudian kemudian ingin menganti jenis minuman atau suhu tersebut. Selain itu juga

terdapat lampu idikator apabila salah satu tangki bahan dalam keadaan batas bawah dan

perubahan pada tombol next berubah menjadi tombol mode pengolahan.

Pada layer monitor pengolahan terdapat perubahan berupa warna latar dan ada

penambahan tombol Home yang memudahkan operator untuk memasuki layer home dan

melanjutkan proses pengolahan. Layer mode pengisian terdapat penambahan fitur tombol cancel

yang berguna untuk membatalkan pilihan jenis volume botol yang dipilih. Pada layer monitor

pengisian terdapat penambahan fitur berupa tombol reset yang berguna untuk mereset tampilan

Gambar 4.6 layer home HMI


38

jumlah produksi dalam sehari dan penambahan tombol home agar operator dapat kembali ke

layer home.

4.1.5 Perubahan Timer Pompa Penggunaan Funsi Timer untuk pompa mengalami perubahan durasi karena saat

dilakukan uji coba volume botol berbeda dari yang di ranjcangkan sehingga dilakukan beberpa

percobaan lagi hingga volume dari botol mendekati target. pada awal perancangan pompa untuk

200 ml adalah 45 s kemudian dinaikan menjadi 55 s sedangkan untuk volume 250 ml yang

awalnya 55 s diubah menjadi 67 s. penentuan timer pada pompa berdasarkan percobaan yang

dilakukan berulang kali untuk mendapatkan waktu yang sesuai.

4.1.6 Perubahan Timer Heater dan Mixer Selama percobaan suhu yang dihasilkan tidak sesuai dengan perancangan awal yaitu 400

s untuk hangat dan 180 s untuk dingin. Suhu yang hasilkan melebihi kisaran suhu yang

diharapkan sehingga timer diturunkan menjadi 300 s untuk pilihan hangat dan 120s untuk

pilihan dingin.

4.2 Implementasi Hardware Prototipe Pengolahan dan Pengisian Minuman

Kemasan berbasis PLC Pada bagian implementasi hardware ini menjelaskan tentang implementasi dari

perancangan yang telah dibuat sebelumnya, bagian ini terdiri dari tangki pengolah, valve,

heater, mixer, level switch, photodiode, tangki bahan, konveyor dan plant rangkaiannya.

Keterangan Gambar 4.7 dan gambar 4.8:

A. Tangki bahan teh, susu dan kopi

B. Valve electric

C. Tangki utama

D. Konveyor

Bahan-bahan campuran akan diletakan di tangki bahan kemudian di salurkan menuju tangki

pengolahan, diantara tangki utama dan tangki bahan ada valve yang mengatur aliran dari cairan

bahan. Saat pengolahan selesai hasil pengolahan akan di pompa menuju botol yang diletakan

pada konveyor


39

Gambar 4.7 Implementasi prototipe Pengolahan Gambar 4.8 Implementasi prototipe Pengisian

Gambar 4.9 Sensor Level switch Tangki Utama Gambar 4.10 Sensor Level switch Tangki Bahan

E E


40

Keterangan gambar 4.9 dan gambar 4.10:

E. Sensor Level switch

Sensor yang digunakan merupakan sensor Level switch dengan tipe normally open sehingga

ketika level air sudah pada posisi sensor akan aktif.

Penempatan mixer, heater dan pompa berada di atas tangki utama beralaskan triplek.

Posisi mixer dan heater dapat dilihat pada gambar 4.11, untuk gambar pompa dapat dilihat pada

gambar 4.12

Gambar 4.12 Tangki utama saat tertutup

Gambar 4.11 Tangki utama saat dibuka

F G

H


41

Keterangangambar 4.11 dan gambar 4.12

F. Heater

G. Mixer

H. Pompa

Keterangan Gambar 4.13

I. Relay 12VDC

J. Push On Stop

Gambar 4.13 Plant konektor

I J

Gambar 4.14 Konveyor dari Samping

K L


42

Keterangan gambar 4.14 dan gambar 4.15

K. Motor DC konveyor

L. Posisi selang dari Pompa

M. Laser

N. Sensor Photodiode

Konveyor akan berhenti ketika botol pada konveyor menutupi laser yang mengarah pada

photodiode, Ketika photodiode ON maka relay akan berpindah posisi pada NO sehingga

pompa akan aktif.

4.3 Hasil pengamatan Sistem Pengamatan sistem secara keseluruhan sistem utama dan sub sistem. Sistem utama

mencakup mekanisme secara keseluruhan sistem mulai dari proses awal hingga proses selesai

dan tampilan interface. Pada sistem utama data yang akan diambil berupa waktu yang

dibutuhkan satu kali proses mulai dari pengolahan dan pengisian. Dalam pengolahan ada suhu

yang akan diukur dan pada pengisian volume dari botol akan diukur. Pengambilan data akan

Gambar 4.15 Sensor Photodiode Pada Konveyor

M N


43

dilakukan secara langsung dan melalui interface HMI. Sedangkan sub bab dilakukan dengan

mengukur tegangan pada setiap komponen.

4.3.1 Data proses Pengolahan Coffemilk Dingin Pada sub bab ini akan dibahas bagaimana sistem bekerja secara keseluruhan pada pilihan

Coffemilk dengan suhu dingin. Data di ambil berdasarkan pengamatan terhadap perubahan

on/off pada indikator di HMI dan PLC pada setiap komponen yang ada. Data hasil pengamatan

dapat dilihat pada tabel 4.1 dan tabel 4.2

Tabel 4. 1 Data hasil pengamatan piranti di plant dengan pilihan CoffeMilk dingin

Ket : 0 = off 1 = on

NO Komponen

Waktu Valve susu Valve Teh Valve kopi Heater Mixer

1 Start 1 0 1 0 0

2 00:27 0 0 1 0 0

3 00:45 0 0 0 0 0

4 00:54 0 0 0 1 1

5 02:54 0 0 0 0 0

Tabel 4. 2 Tampilan HMI pada Piliham CoffeMilk Dingin

NO waktu prosess tampilan

1

00:00 Tampilan

awal HMI

operator

memilih

proses yang

akan di

lakukan


44

Lanjutan tabel 4.2


2

00:00 Tampilan

mode

pengolahan

operator

memilih

jenis

minuman

coffemilk

dingin

3 00:00 monitor

pengolahan

operator

menekan

tombol start

apabila

ingin

memulai

proses

4 00:00 operator

menekan

tombol

start, maka

indikator

valve kopi

dan valve

susu akan

on


45

Lanjutan Tabel 4.2

NO waktu proses tampilan

5 00:27 valve susu

off

sedangkan

valve kopi

masih on

6 00:45 valve kopi

off, timer

jeda aktif

7 00:54 Heater dan

Mixer on


46

Lanjutan tabel 4.2


8 02:54 proses telah

selesai

Pada tahap pengisian jenis minuman coffemilk, valve susu dibuka selama 27 s untuk

mengisi tangki utama sebanyak 1.500 ml dan valve kopi dibuka selama 45 s untuk mengisi

tangki utama sebanyak 2.500 ml, debit bahan campuran sudah sesuai pada perancangan pada

tabel 3.2.Berdasarkan hasil percobaan yang diambil hubungan antara HMI dengan piranti

dipalant sudah baik karena waktu pemrosesan sama Sistem membutuhkan waktu 04:47.00 untuk

menyelesaikan proses Coffemilk dingin dan menghasilkan suhu 33C. percobaan dilakukan

sebanyak 3 kali hasil pengamatan data dapat dilihat pada lampiran. Berdasarkan hasil percobaan

sebanyak 3 kali waktu yang dibutukhan untuk proses pengolahan sama mulai percobaan pertama

hingga percobaan ke 3.

4.3.2 Data proses Pengolahan Coffemilk Hangat Pada sub bab ini akan dibahas bagaimana sistem bekerja secara keseluruhan pada pilihan

Coffemilk dengan suhu hangat. Data di ambil berdasarkan pengamatan terhadap perubahan



Tabel 4. 3 Data hasil pengamatan Piranti di plant dengan Pilihan CoffeMilk Hangat

NO Komponen

Waktu Valve susu Valve Teh Valve

kopi Heater Mixer

1 Start 1 0 1 0 0


47

Lanjutan tabel 4.3

NO Komponen


kopi Heater Mixer

2 00:27 0 0 1 0 0

3 00:45 0 0 0 0 0

4 00:54 0 0 0 1 1

5 05:54 0 0 0 0 0

Tabel 4. 4 Tampilan HMI pada Piliham CoffeMilk Hangat


1

00:00 Tampilan

awal HMI

operator

memilih

proses yang

akan di

lakukan

2

00:00 Tampilan

mode

pengolahan

operator

memilih

jenis

minuman

coffemilk

dingin


48

Lanjutan tabel 4.4

NO waktu proses tampilan

3 00:00 monitor

pengolahan

operator

menekan

tombol start

apabila

ingin

memulai

proses

4 00:00 operator

menekan

tombol

start, maka

indikator

valve kopi

dan valve

susu akan

on

5 00:27 valve susu

off

sedangkan

valve kopi

masih on


49

Lanjutan tabel 4.4

Pada tahap pengisian jenis minuman coffemilk, valve susu dibuka selama 27 s untuk



tabel 3.2.selama Berdasarkan hasil percobaan yang diambil hubungan antara HMI dengan

piranti di plant sudah baik karena waktu pemrosesan sama. Sistem membutuhkan waktu

05:45.00 untuk menyelesaikan proses Coffemilk Hangat dan memiliki suhu 40C. percobaan

dilakukan sebanyak 3 kali hasil pengamatan data dapat dilihat pada lampiran. Berdasarkan hasil

percobaan sebanyak 3 kali waktu yang dibutukhan untuk proses pengolahan sama mulai

percobaan pertama hingga percobaan ke 3.

No waktu proses tampilan

7 00:45 valve kopi

off, timer

jeda aktif

8 05:45 proses telah

selesai


50

4.3.3 Data proses Pengolahan MilkTea Dingin Pada sub bab ini akan dibahas bagaimana sistem bekerja secara keseluruhan pada pilihan

MilkTea dengan suhu dingin. Data di ambil berdasarkan pengamatan terhadap perubahan on/off

pada indikator di HMI dan PLC pada setiap komponen yang ada. Data hasil pengamatan dapat

dilihat pada tabel 4.5 dan tabel 4.6

Tabel 4. 5 Data Hasil Pengamatan Piranti Di plant Pilihan MilkTea Dingin


NO Komponen


kopi Heater Mixer

1 Start 1 1 0 0 0

2 00:18 0 1 0 0 0

3 00:57 0 0 0 0 0

4 01:01 0 0 0 1 1

5 03:01 0 0 0 0 0

Tabel 4. 6 Tampilan HMI pada Pilihan MilkTea Dingin

NO Waktu Proses tampilan

1 00:00 Tampilan

awal HMI

operator

memilih

proses

yang akan

di lakukan

2 00:00 Tampilan

mode

pengolahan

operator

memilih

jenis

minuman

Milktea

hangat


51

Lanjutan Tabel 4.6

No waktu proses tampilam

3 00:00 Operator

menekan start

valve the dan

valve susu On

4 00:18 valve susu off

5 00:57 valve kopi off,

timer jeda

aktif


52

Lanjutan Tabel 4.6


6 01:01 Heater dan

Mixer on

7 03.01 proses telah

selesai

Pada tahap pengisian jenis minuman milktea, valve susu dibuka selama 18 s untuk



tabel 3.2.Berdasarkan hasil percobaan yang diambil hubungan antara HMI dengan piranti di

plant sudah baik karena waktu pemrosesan sama. Sistem membutuhkan waktu 03:01.00 untuk

menyelesaikan proses Coffemilk Hangat dan memiliki suhu 35,5C. percobaan dilakukan





53

4.3.4 Data proses Pengolahan MilkTea Hangat

Pada sub bab ini akan dibahas bagaimana sistem bekerja secara keseluruhan pada

pilihan MilkTea dengan suhu Hangat. Data di ambil berdasarkan pengamatan terhadap

perubahan on/off pada indikator di HMI dan PLC pada setiap komponen yang ada. Data

hasil pengamatan dapat dilihat pada tabel 4.7 dan tabel 4.8

Tabel 4. 7 Data Hasil Pengamatan Piranti Di plant Pilihan MilkTeh hangat


NO Komponen


kopi Heater Mixer

1 Start 1 1 0 0 0

2 00:18 0 1 0 0 0

3 00:57 0 0 0 0 0

4 01:01 0 0 0 1 1

5 06:01 0 0 0 0 0

Tabel 4. 8 Tampilan HMI pada piliham MilkTea Hangat

NO Waktu Proses tampilan

1 00:00 Tampilan awal

HMI operator

memilih proses

yang akan di

lakukan

2 00:00 Tampilan mode

pengolahan

operator

memilih jenis

minuman

Milktea hangat


54

Lanjutan Tabel 4.8


3 00:00 Operator

menekan start

valve the dan

valve susu On


5 00:57 valve kopi

off, timer jeda

aktif


55

Lanjutan Tabel 4.8


6 01:02 Heater dan

Mixer on

7 06.02 proses telah

selesai

Pada tahap pengisian jenis minuman milktea, valve susu dibuka selama 18 s untuk



tabel 3.2 .Berdasarkan hasil percobaan yang diambil hubungan antara HMI dengan piranti di

plant sudah baik karena waktu pemrosesan sama.Sistem membutuhkan waktu 06:02.00 untuk

menyelesaikan proses Coffemilk Hangat dan memiliki suhu 40.2C. percobaan dilakukan





56

4.3.5 Data proses Pengolahan CoffeTea Dingin Pada sub bab ini akan dibahas bagaimana sistem bekerja secara keseluruhan pada

pilihan CoffeMilk dengan suhu Dingin. Data di ambil berdasarkan pengamatan terhadap

perubahan on/off pada indikator di HMI dan PLC pada setiap komponen yang ada. Data hasil

pengamatan dapat dilihat pada tabel 4.9 dan tabel 4.10

Tabel 4. 9 Data Hasil Pengamatan Piranti Di plant Pilihan Coffetea Dingin


NO Komponen


1 Start 1 1 1 0 0

2 00:09 0 1 1 0 0

3 00:18 0 1 0 0 0

4 00:45 0 0 0 0 0

5 00:50 0 0 0 1 1

6 02:50 0 0 0 0 0

Tabel 4. 10 tampilan HMI pada piliham CoffeTea dingin

No waktu proses Tampilan

1 00:00 Tampilan

awal HMI

operator

memilih

proses yang

akan di

lakukan


57

Lanjutan Tabel 4.10


2 00:00 Tampilan

mode

pengolahan

operator

memilih jenis

minuman

coffetea

3 00:00 operator

menekan

tombol start

maka valve

teh, valve

kopi dan

valve susu

terbuka



58

Lanjutan Tabel 4.10


5 00:18 valve

kopi off

6 00:45 Valve teh

off, jeda

timer on

7 00:50 Heater

dan

mixer on


59

Lanjutan tabel 4.10


8 02:50 peroses

pengolah an

selesai

Pada tahap pengisian jenis minuman cofftea, valve susu dibuka selama 9 s untuk mengisi

tangki utama sebanyak 500 ml, valve teh dibuka selama 45 s untuk mengisi tangki utama

sebanyak 1.000 ml dan valve kopi dibuka selama 18 s untuk mengisi tangki utama sebanyak

2.500 ml, debit bahan campuran sudah sesuai pada perancangan pada tabel 3.2 .Berdasarkan

hasil percobaan yang diambil hubungan antara HMI dengan piranti di plant sudah baik karena

waktu pemrosesan sama.Sistem membutuhkan waktu 02:50.00 untuk menyelesaikan proses

CoffeTea Dingin dan memiliki suhu 33C. percobaan dilakukan sebanyak 3 kali hasil

pengamatan data dapat dilihat pada lampiran. Berdasarkan hasil percobaan sebanyak 3 kali

waktu yang dibutukhan untuk proses pengolahan sama mulai percobaan pertama hingga

percobaan ke 3.

4.3.6 Data proses Pengolahan CoffeTea Hangat

Pada sub bab ini akan dibahas bagaimana sistem bekerja secara keseluruhan pada pilihan

CoffeMilk dengan suhu hangat Data di ambil berdasarkan pengamatan terhadap perubahan




60

Tabel 4. 11 Data Hasil Pengamatan Piranti di plant Pilihan Coffetea Hangat


NO Komponen


1 Start 1 1 1 0 0

2 00:09 0 1 1 0 0

3 00:18 0 1 0 0 0

4 00:45 0 0 0 0 0

5 00:51 0 0 0 1 1

6 05:51 0 0 0 0 0

Tabel 4. 12 tampilan HMI pada piliham CoffeTea dingin


1 00:00 Tampilan awal

HMI operator

memilih

proses yang

akan di

lakukan

2 00:00 Tampilan

mode

pengolahan

operator

memilih jenis

minuman

coffetea


61

Lanjutan Tabel 4.12


3 00:00 operator

menekan

tombol start

maka valve

teh, valve

kopi dan

valve susu

terbuka

6 00:45 Valve teh off,

jeda timer on

7 00:51 Heater dan

mixer on


62

Lanjutan Tabel 4.12


8 05:51 peroses

pengolah

an selesai

Pada tahap pengisian jenis minuman cofftea, valve susu dibuka selama 9 s untuk mengisi

tangki utama sebanyak 500 ml, valve teh dibuka selama 45 s untuk mengisi tangki utama

sebanyak 1.000 ml dan valve kopi dibuka selama 18 s untuk mengisi tangki utama sebanyak

2.500 ml, debit bahan campuran sudah sesuai pada perancangan pada tabel 3.2Berdasarkan

hasil percobaan yang diambil hubungan antara HMI dengan piranti di plant sudah baik karena

waktu pemrosesan sama.Sistem membutuhkan waktu 05:51.00 untuk menyelesaikan proses

CoffeTea Dingin dan memiliki suhu 39C. percobaan dilakukan sebanyak 3 kali hasil

pengamatan data dapat dilihat pada lampiran. Berdasarkan hasil percobaan sebanyak 3 kali

waktu yang dibutukhan untuk proses pengolahan sama mulai percobaan pertama hingga

percobaan ke 3.

4.3.7 Data Proses Pengisian pada Volume 200 ml Pengamatan terhadap proses pengisian botol 200 ml berdasarkan piranti plant secara

langsung dan juga berdasarkan Tampilan dari HMI. Data yang diamatai ialah waktu dalam satu

siklus proses pengisian. Data volume botol yang digunakan ialah 10 botol pertama. Hasil

Pengamatan dilihat pada Tabel 4.13 dan 4.14.


63

Tabel 4. 13 data hasil pengamatan piranti pengisian botol 200ml di plant

NO komponen

waktu Konveyor Pompa Photodiode Keterangan

1 Start 0 0 1 Botol Pada posisi siap diisi

2 00:02 0 1 0 Pompa mulai memompa air ke

botol

3 00:55 1 0 0 pompa Selesai memompa,

konveyor bejalan kembali

4 00:57 0 0 1 Botol Pada posisi siap diisi

5 00.59 0 1 0 Pompa mulai memompa air ke

botol





botol





botol





botol





botol


botol





botol




64

Lanjutan tabel 4.13

NO komponen




botol





botol



Tabel 4. 14 Tampilan HMI pada Proses pengisian 200ml

NO Waktu proses tampilan

1 00:00 Operator

memilih

mode

pengisian

2

00:00 operator

memilih

jenis

volume

200ml


65

Lanjutan Tabel 4.14

no waktu proses tampilan

3 00:00 Botol telah

pada posisi

pingisian,

jeda untuk

persiapan

pengisian

4 00:02 pompa on

5 00:55 Pompa off,

konveyor

on

Pada mode pengisisan yang tunjuk pada tabel 4.13 dan tabel 4.14 proses akan diulang

setelah konveyor on dan botol berikutnya menutup photodiode dan pada posisi untuk mengisi

maka proses periapan pengisian akan dimulai. Proses ini akan terus berulang hingga tangki

pengolahan kosong atau sudah tidak memiliki volume yang cukup untuk mengisi botol.


66

Proses pengisi akan terus terjadi hingga hingga botol ke 20 karena pada perancangan

awal proses pengisian akan selesai hingga tangki kosong dan tangki pengolahan memiliki

debit 4000 ml. pada botol ke 20 sudah terisi maka konveyor akan terus berjalan meskipun

botol ke 21 sudah menyentuh sensor photodiode dan pompa akan off. Selama proses

pengisian konveyor beberapa kali mengalami slip sehingga harus menekan tombol

Emergency agas konveyor berhenti. Slip yang dimaksud ialah motor konveyor tetap berputar

namun belt konveyor tidak bergerak. Selama melakukan pengisian sebanyak 10 botol slip

terjadi 3 kali.

4.3.8 Data Proses Pengisian pada Volume 250 ml `Pengamatan terhadap proses pengisian botol 250 ml berdasarkan piranti plant secara

langsung dan juga berdasarkan Tampilan dari HMI. Data yang diamatai ialah waktu dalam

satu siklus proses pengisian. Data volume botol yang digunakan ialah 10 botol pertama. Hasil

Pengamatan dilihat pada Tabel 4.15 dan 4.16.

Tabel 4. 15 data hasil pengamatan piranti pengisian botol 250ml di plant

NO komponen


1 Start 0 0 1 Botol Pada posisi siap diisi


botol





botol





botol





botol


67

Lanjutan Tabel 4.15

NO komponen








17 05:46 0 1 0 Pompa mulai memompa air

ke botol





ke botol





ke botol





ke botol





ke botol




68

Tabel 4. 16 tampilan HMI pada pengisian botol 250 ml


1 00:00 Operator

memilih

mode

pengisian

2 00:00 operator

memilih

jenis

volume

250ml

3 00:00 Botol telah

pada

posisi

pingisian,

jeda untuk

persiapan

pengisian


69

Lanjutan Tabel 4.16


4 00:02 pompa on

5 01:07 Pompa off,

konveyor

on

Pada mode pengisisan yang tunjuk pada tabel 4.15 dan tabel 4.16 proses akan diulang

setelah konveyor on dan botol berikutnya menutup photodiode dan pada posisi untuk mengisi

maka proses periapan pengisian akan dimulai. Proses ini akan terus berulang hingga tangki

pengolahan kosong atau sudah tidak memiliki volume yang cukup untuk mengisi botol.

Proses pengisi akan terus terjadi hingga hingga botol ke 15 karena pada perancangan

awal proses pengisian akan selesai hingga tangki kosong dan tangki pengolahan memiliki

debit 4000 ml. pada botol ke 15 sudah terisi maka konveyor akan terus berjalan meskipun

botol ke 16 sudah menyentuh sensor photodiode dan pompa akan off. Selama proses

pengisian konveyor beberapa kali mengalami slip sehingga harus menekan tombol


70

Emergency agas konveyor berhenti, slip yang dimaksud ialah belt tidak bergerak namun

motor tetap berputar. Selama 10 kali pengisian botol slip terjadi sebanyak 2 kali.

4.3.9. Hasil Pengamatan Sub Sistem Pengamatan sub sistem dilakukan dengan cara mengukur tegangan setiap kompone

ketika on. Nilai tegang pada setiap komponen dapat diliat pada tabel 4.17

Tabel 4. 17 Hasil pengukuran tegangan Sistem

NO Komponen kondisi tegangan perancangan error (%)

1 Valve Susu ON 11.97 VDC 12 VDC 0.25 %

OFF 0 VDC 0 VDC 0 %

2 valve teh ON 11.96 VD 12 VDC 0.33 %

OFF 0 VDC 0 VDC 0 %

3 Valve kopi ON 11.96 VDC 12 VDC 0.33 %

OFF 0 VDC 0 VDC 0 %

4 Pompa DC ON 11.96 VDC 12 VDC 0.33 %

OFF 0 VDC 0 VDC 0 %

5 Mixer ON 11.96 VDC 12 VDC 0.33 %

OFF 0 VDC 0 VDC 0 %

6 Konveyor ON 23.95 VD 24 VDC 0.2 %

OFF 0 VDC 0 VDC 0 %

7 Heater ON 223.96 VAC 220 VDC 1.8 %

OFF 0 VAC 0 VDC 0 %

8 Level

Switch

ON 12.01 VDC 12 VDC 0.08 %

OFF 0 VDC 0 VDC 0 %

9 Photodiode ON 5 VDC 5 VDC 0 %

OFF 0 VDC 0 VDC 0 %

Berdasarkan tabel 4.17 tegangan yang dibutukan setiap komponen tidak sesuai dengan

perancangan namun dapat bekerja dengan baik, dengan perbedaan tegangan tersebut

menyebabkan komponen tidak dapat bekerja secara maksimal namun masih dapat aktif karena

tegangan yang masuk memenuhi kebutuhan komponen. Error tegaangan dari komponen tidak

terlalu mempengaruhi terhadap kerja prototipe secara keseluruhan

4.4 Hasil Pengamatan Volume Produk botol Hasil Pengamatan ini berdasarkan volume botol yang diukur dengan gelas ukur 100ml

dengan toleransi 1ml. hasil pengamatan menggunakan masing-masing sampel 10 botol pada


71

pilihan 200ml dan 10 botol pada 250ml. Hasil produk dapat dilihat pada tabel 4.18 dan tabel

4.19

Tabel 4. 18 hasil pengukuran volume botol 200ml

NO Produk Ke Pengukuran Error (%)

1 1 189 ml 5,5 %

2 2 180 ml 10 %

3 3 190 ml 5 %

4 4 180 ml 10 %

5 5 175 ml 12,5 %

6 6 180 ml 10 %

7 7 195 ml 2.,5 %

8 8 185 ml 7,5 %

9 9 184 ml 8 %

10 10 187 ml 6,5 %

Error Rata-Rata 7.75%

Tabel 4. 19 hasil pengukuran volume botol 250ml

NO Produk Ke Pengukuran Error (%)

1 1 249 ml 0,4 %

2 2 238 ml 4,5 %

3 3 230 ml 8 %

4 4 235 ml 6 %

5 5 235 ml 6 %

6 6 220 ml 12 %

7 7 245 ml 2 %

8 8 230 ml 8 %

9 9 231 ml 7,6 %

10 10 232 ml 7,2 %

Error Rata-rata 6,17%

Berdasarkan tabel 4.18 dan tabel 4.19 menunjukan persentase keberhasilan pada sistem

masing-masing 92 % untuk pengisian botol 200ml dan 93% pada pengiisian botol 250ml. hasil

dari pengujian memuaskan karena melewati batasan minimal tingkat keberhasilan seperti pada

batasan masalah dibab I yaitu 85%.


72

4.5 Implementasi Software Pada bagian implementasi software ini akan membahas mengenai fungsi-fungsi pada

tombol yang tersedia pada HMI. Setiap tombol memiliki fungsi yang bebeda-beda sesuai dengan

diagaram ladder pada program PLC. Pada tampilan HMI terdapat lampu indikator yang

mewakili kejadadian pada prototipe secara real-time.

4.5.1 Tombol Start, Stop, Emergency, Start dan Reset Tombol start pada HMI terdapat 2 tombol yang mempuyai fungsi yang berbeda-beda

yaitu untuk memulai proses pengolahan dan proses pengisian. Pada tombol start proses

pengolahan menggunakan alamat 0.03 pada PLC sedangakan pada HMI menggunakan memori

tipe CIO_IR dengan alamat 0.03

Gambar 4.18 prograam ladder pada proses pengisian

Gambar 4.16 tampilan tombol start pada HMI pengolahan dan pengisian

Gambar 4.17 program Ladder pada proses pengolahan


73

Program ladder untuk tombol start pengolahan dengan tombol start pengisian terdapat

sedikit perbedaan pada tombol start pengisian menggunakan latching dengan memory stop

untuk menghentikan tombol start sedangkan tombol start pada pengolan terdapat beberapa

indikator untuk mengaktifkan memory untuk latching yaitu memory untuk pilihan botol 200ml

dan 250ml .Ketika tombol start di tekan namun tombol pilihan volume belum dipilih maka

proses pengolahan tidak akan bekerja.

Tombol stop pada HMI terdapat 2 tombol namun memiliki alamat yang sama pada PLC

yaitu 0.05. Pada HMI tipe memori yang digunakan ialah CIO_IR yang dapat dilihat pada gambar

4.19 menggunakan alamat 0.05. tombol emergency menggunakan push off dengan alamat input

0.05. Tombol stop dan emergency memiliki fungsi yang sama namun tombol emergency

menggunakan push on untuk membuat operator lebih mudah menghentikan sistem.

Gambar 4.19 tampilan tombol stop pada HMI pengolahan dan pengisian

Gambar 4.20 Program Ladder stop Pada PLC


74

Tombol reset ini berguna untuk mereset jumlah counter yang tampil pada HMI, tombol

reset ini mengunakan memory CIO_IR dengan alamat 0.11 tombol reset ini akan

mengaktifkan reset pada counter yang digunakan untuk menhitung jumlah produksi. Tombol

reset pada hmi dapat dilihat pada gambar 4.21 dan program ladder dapat dilihat pada gambar.

Gambar 4.21 Diagram Ladder Counter

Gambar 4.22 tampila HMI Monitor pengisian

4.5.2 Timer Valve Valve dikendalikan dengan timer pada program Ladder. Timer yang aktif pada valve

berbeda-beda sesuai pilihan pada tabel 3.2. Berdasarkan takaran yang ada dilakukan uji coba

untuk menentukan timer yang sesuai dengan takaran. Diagram ladder untuk membuka setiap

valve dapat dilihat pada gambar 4.23 4.24 dan 4.25


75

Gambar 4.23 timer pada pilihan coffetea

Gambar 4.24 ladder timer pilihan coffeMilk


76

Gambar 4.25 ladder timer pilihan Milktea

Berdasarkan program ladder timer menggunakan perbandingan. Pada ladder terdapat

gerbang NO memory start dan Memory pilihan. Memory ppada pilihan menggunkan lacthing

sehingga ketika tombol pilihan telah dipilih tombol akan on hingga proses selesai dan memory

start berfungsi untuk memulai program pada timer.Kondisi realtime pada valve akan di

tampilkan pada HMI berupa lampu indikator seperti pada gambar 4.27 , Program Ladder

latching pada tombol pilihan dapat dilihat pada gambar 4.26

Gambar 4.26 Ladder Latching Pada pilihan menu


77

Gambar 4.27 Tampilan HMI Indikator valve

4.5.3 Timer Heater dan Mixer Heater dan Mixer dikendalikan dengan Timer pada program PLC. Waktu timer untuk

Mixer dan heater menggunakan alamat timer yang sama. Namun ada dua jenis pilihan pada

HMI untuk memilih suhu yaitu dingin dan hangan. Untuk suhu dingin memiliki timer 180 sec

dan hangan 400 sec. Penentuan pada durasi timer heater dan Mixer berdasarkan hasil percobaan

yang dapat dilihat pada tabel 3.7. Kondisi on-off heater dan mixer ditampil secara real-time

pada layer monitor pengolahan.

Gambar 4.28 Diagram Ladder pilihan Hangat


78

Gambar 4.29 Diagram Ladder pilihan dingin

4.5.4 Timer Pompa Program untuk mrngendalikan pompa menggunakan timer terdapat dua jenis pilihan

timer sesuai pada jumlah volume yang diinginkan oleh operator.pilihan pada volume ialah

200ml dan 250ml sedangkan untuk timernya 200ml menggunakn timer 55 sec sedankan 250

menggunak 67 sec. penentuan lama timer didapat berdasarkan pengujian berulang terhadap

kemampuan pompa untuk memendahkan cairan. Kondisi realtime pompa di tampilkan pada

HMI menggunakan lampu indikator dengan type memory CIO_IR dan alamat 10.5. ladder timer

dapat dilihat pada gambar 4.30

Gambar 4.30 Diagram Ladder timer volume


79

Gambar 4.31 Tampilan Indikator pompa


80

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan Hasil dan analisis prototipe pengolahan dan pengisian minuman kemasan

berbasis PLC yang telah dilakuakan dapat disimpulkan:

1. Prototipe dinyatakan berhasil karena memiliki Persentase keberhasilan 92% untuk

pengisian 200ml dan 93% untuk pengisian 250ml yang telah melewati batas minimal

keberhasilan 85%

2. Komunikasi antara HMI dengan PLC sudah berjalan dengan baik

3. Tampilan pada HMI bekerja dengan baik, karena dapat menampilkan kondisi sistem

secara real time

4. Fungsi Tombol Emergency bekerja sesuai harapan.

5. Konveyor tidak sempurna karena masih terjadi slip ketika beroprasi

6. Prototipe memerlukan waktu ± 10 – 20 menit untuk satu siklus dari pengolahan hingga

pengisian 10 botol tergantung pada jenis pilihan

5.2 Saran

Setelah Melakukan Penelitian terdapat beberapa saran untuk penelitian selanjutnya, yaitu:

1. Tangki pengolahan perlu diperbesar untuk mempermudah peletakan sensor,mixer heater

dan pompa.

2. Hindari penggunaan bahan akrilik untuk pembuatan tangki karena sisi sambungan rawan

bocor.

3. Penggunaan roll pada konveyor harus lebih presisi untuk mengurangi slip saat konveyor

on


81

Daftar Pustaka

1. www.kemenperi.go.id/artikel/17253/Industi-minuman-Tambah-Investasi-Produksi-

dan-Distribusi diakses 11 desember 2017.

2. Hudayono, A, Yusuf, A,. 2012 Pembuatan Alat Pencampur minuman Berbasis PLC

Jurusan Teknik Elektronika, Universitas Negeri Jakarta, Jakarta.

3. Achmad, B,. Wahyu, S,. Dartha, C,. Otomatisasi sistem pencampuran cairan dan

Pengisian kemasan berbasis mikrokontroler Atmelat 89S52., Vol. 4, No. 3, Desember

2006 : 145 – 152.

4. Boltom, William .2004.Programmable Logic Controller (PLC) sebuah pengantar edisi

ketiga .Jakarta: Penerbit Erlanga.

5. Webb, John w dan Reis, Ronald A. 1999. Programmble Logic Contoller Principles and

Application Fourt Edition .Ohio: Prentice Hall.

6. Budiyanto, M dan A. wijaya. 2003. Pengenalan dasar-dasar PLC (programmable logic

controller) disertai contoh aplikasinya .Yogyakarta: Gava Media.

7. https://www.gd-thomas.com/en/media/catalog/gdt_brochure/Peristaltic-pumps-

brochure-SR10_SR18_SR25.pdf, diakses 5 maret 2018.

8. http://elektronika-dasar.web.id/teori-motor-dc-dan-jenis-jenis-motor-dc/, diakses 20

januari 2018.

9. -----, ---- , Data Sheet CPM2A, Omron

10. Alfani, Uki Putri.,. Produksi minuman Ready To Drinkpada Pt. Karya Ciptanyata

Wisesa, Laporan Kerja praktek, Program Studi Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi

Pertanian, Universitas Katolik Soegijapranata, Semarang.

11. -----, 2011, Data Sheet NB Series, Omron

12. -----, ----, Data Sheet Relay, Omron

13. ----,1998, Operation Manual CPM2A, Omron

14. Petruzella, Frank D, diterjemahkan oleh Sumanto. 2002. Elektronika Industri. ANDI

Yogyakarta.

15. Soloman, Sarbie. 1994. Sensor And Control Systems In Manufacturing Internasional

Editions 1994.Mc Graw Hill, New York., vol 1


https://www.gd-thomas.com/en/media/catalog/gdt_brochure/Peristaltic-pumps-brochure-SR10_SR18_SR25.pdf

https://www.gd-thomas.com/en/media/catalog/gdt_brochure/Peristaltic-pumps-brochure-SR10_SR18_SR25.pdf

http://elektronika-dasar.web.id/teori-motor-dc-dan-jenis-jenis-motor-dc/

82

16. www.michael-smith-engineers.co.uk/mse/uploads/resources/literature/Ismatec/How-a-

Peristaltic-Pump-Works.pdf , diakses 1 maret 2018.


http://www.michael-smith-engineers.co.uk/mse/uploads/resources/literature/Ismatec/How-a-Peristaltic-Pump-Works.pdf

http://www.michael-smith-engineers.co.uk/mse/uploads/resources/literature/Ismatec/How-a-Peristaltic-Pump-Works.pdf

83

LAMPIRAN


[Program Name : NewProgram1]

[Section Name : tahap_1_pengisisan]

000000 (000000)

200.03

memo start

200.01

memo ct

TIM

000

#80

[OP1]Timer

<TIM000(bit)>

b014 a075

[OP2]

TIM

001

#180

[OP1]t2

<TIM001(bit)>

b041 a076

[OP2]

TIM

002

#450

[OP1]T3

<TIM002(bit)>

b029 a077

[OP2]

000001 (000005)

Timer milktea

200.03

memo start

200.02

memo mt

TIM

003

#180

[OP1]timer jeda

<TIM003(bit)>

b016 a078

[OP2]

TIM

004

#570

[OP1]

<TIM004(bit)>

b031 a079

[OP2]

000002 (000009)

timer coffemilk

200.03

memo start

200.00

memo cm

TIM

005

#270

[OP1]

<TIM005(bit)>

b019 a081

[OP2]

TIM

006

#450

[OP1]

<TIM006(bit)>

b043 a082

[OP2]

000003 (000013)

valve susu

200.01

memo ct

TIM000

Timer

200.03

memo start

1.01

sensor susu

204.06

sensor tangki utama

10.00 V Susu

200.02

memo mt

TIM003

timer jeda

201.06 memory v susu

200.00

memo cm

TIM005

000004 (000028)

valve teh

200.01

memo ct

TIM002

T3

200.03

memo start

1.02

sensor teh

204.06

sensor tangki utama

10.01 TEH


lenovo

Typewritten Text

L-1

lenovo

Sticky Note

Accepted set by lenovo

200.02

memo mt

TIM004 201.04 memory v teh

000005 (000040)

valve kopi

200.01

memo ct

TIM001

t2

200.03

memo start

1.00

sensor kopi

204.06

sensor tangki utama

10.02 Kopi

200.00

memo cm

TIM006 201.05 memory v kopi

000006 (000052)

latching coffemilk

0.00

CM

200.06

memory stop

AR0.00

CA

200.00 memo cm

<200.00>

a010 a018 a042

a053

200.00

memo cm

000007 (000057)

latching coffetea

0.01

CT

200.06

memory stop

AR0.00

CA

200.01 memo ct

<200.01>

a001 a013 a028

a040 a058

200.01

memo ct

000008 (000062)

latching milktea

0.02

MT

200.06

memory stop

AR0.00

CA

200.02 memo mt

<200.02>

a006 a015 a030

a063

200.02

memo mt

000009 (000067)

tombol start

0.03

start

200.06

memory stop

1.04

TOMBOL Emergency

200.03 memo start

<200.03>

a000 a005 a009

a021 a033 a045

a068

200.03

memo start

000010 (000072)

tombol stop

0.05

Stop

200.06 memory stop

<200.06>

b054 b059 b064

b069 b098 b103

b131 b138 b145

b200 a205 a209

205.11


lenovo

Typewritten Text

L-2 l

Memo EM

000011 (000075)

mulai timer break

TIM000

Timer

TIM001

t2

TIM002

T3

204.00 BREAKK

<204.00>

a085

TIM003

timer jeda

TIM004

TIM005 TIM006

000012 (000085)

timer break

204.00

BREAKK

TIM

016

#50

[OP1]open pengolahan

<TIM016(bit)>

a107 a110 a115

a118

[OP2]

000013 (000087)

kunci sensor tangki bahan

1.00

sensor kopi

204.05 kunci sensor

<204.05>

a093

1.01

sensor susu

1.02

sensor teh

000014 (000091)

sensor tangki utama

1.03

sensor tangki utama

204.06 sensor tangki utama

<204.06>

b024 b036 b048

000015 (000093)

204.05

kunci sensor

AR0.04 Inikator HMI


lenovo

Typewritten Text

L-3

000000 (000096)


[Section Name : tahap_2_pengolahan]

pilih hangat

0.08

hangat

200.06

memory stop

AR0.00

CA

200.08 memo hangat

<200.08>

a097 a106 a109

200.08

memo hangat

000001 (000101)

pilih dingin

0.07

Dingin

200.06

memory stop

AR0.00

CA

200.07 memory dingi

<200.07>

a102 a114 a117

200.07

memory dingi

000002 (000106)

timer hangat

200.08

memo hangat

TIM016

open pengolahan

TIM

007

#3000

[OP1]timer hangat

<TIM007(bit)>

b111

[OP2]

000003 (000109)

suhu hangat

200.08

memo hangat

TIM016

open pengolahan

TIM007

timer hangat

200.09 memory heater

<200.09>

a122

200.10 memory mixer

<200.10>

a123

000004 (000114)

timer dingin

200.07

memory dingi

TIM016

open pengolahan

TIM

008

#1200

[OP1]timer dingin

<TIM008(bit)>

b119

[OP2]

000005 (000117)

suhu dingin

200.07

memory dingi

TIM016

open pengolahan

TIM008

timer dingin

200.11 memory mix dingi

<200.11>

a124

200.12 memory het dingan

<200.12>

a125

000006 (000122)

mixer heater on


lenovo

Typewritten Text

L-4

200.09

memory heater

10.06 mixer

200.10

memory mixer

10.07 Heater

200.11

memory mix dingi

200.12

memory het dingan


lenovo

Typewritten Text

L-5

000000 (000129)


[Section Name : tahap_3_pengemasan]

Pilih 200 ml

0.06

200ml

200.06

memory stop

CNT012

counter 250

CNT013

counter 200

AR0.01

CANCEL

200.13 memory 200

<200.13>

a130 a147 a154

a168 a182 a207

200.13

memory 200

000001 (000136)

Pilih 250ml

0.09

250ml

200.06

memory stop

CNT012

counter 250

CNT013

counter 200

AR0.01

CANCEL

200.14 memory 250

<200.14>

a137 a146 a157

a167 a181 a203

200.14

memory 250

000002 (000143)

start conveyor

0.10

start conveyor

200.06

memory stop

200.14

memory 250

200.15 memo conveyor

<200.15>

a144 a151 a177

200.15

memo conveyor

200.13

memory 200

000003 (000150)

Jeda pompa aktif

200.04

memory photodiode

200.15

memo conveyor

TIM

009

#20

[OP1]timer jeda

<TIM009(bit)>

a153 a156 a170

a174

[OP2]

000004 (000153)

timer 200

TIM009

timer jeda

200.13

memory 200

TIM

010

#550

[OP1]pompa 200

<TIM010(bit)>

b159 b162

[OP2]

000005 (000156)

timer 250

TIM009

timer jeda

200.14

memory 250

TIM

011

#670

[OP1]pompa 250

<TIM011(bit)>

b160 b164

[OP2]

000006 (000159)

Pompa

TIM010 200.04 TIM010 205.06 TIM011 207.00 LJT POMPA


lenovo

Typewritten Text

L-6

pompa 200

memory photodiode

pompa 200

Stop proses

pompa 250

<207.00>

a166

TIM011

pompa 250

000007 (000166)

207.00

LJT POMPA

200.14

memory 250

TIM009

timer jeda

10.05 pompa

200.13

memory 200

200.05 memory pompa

<200.05>

b175

000008 (000173)

Jeda

200.04

memory photodiode

TIM009

timer jeda

200.05

memory pompa

TIM

014

#15

[OP1]timer on

<TIM014(bit)>

a179

[OP2]

000009 (000177)

conveyor

200.15

memo conveyor

200.04

memory photodiode

200.14

memory 250

11.01 conveyor

TIM014

timer on

200.13

memory 200

205.07

con

CNT012

counter 250

CNT013

counter 200

000010 (000187)

Photodiode

0.04

photodode

200.04 memory photodiode

<200.04>

a150 a161 a173

b178 a204 a208

a211

000011 (000189)

cmp 200ml

253.13

P_On

Always ON Flag

CMP (20)

CNT13

#1

[OP1]counter 200

<CNT013(bit)>

b133 b140 a184

a210 b213

[OP2]

000012 (000191)

255.07

P_LT

Less Than (LT) Flag

205.06 Stop proses

<205.06>

b163 a197


lenovo

Typewritten Text

L-7

000013 (000193)

cmp 250

253.13

P_On

Always ON Flag

CMP (20)

CNT12

#1

[OP1]COUNTER

<CNT012(bit)>

b132 b139 a183

a206 b212

[OP2]

000014 (000195)

255.07

P_LT

Less Than (LT) Flag

205.09 stop proses 2

<205.09>

a199

000015 (000197)

Stop pengisian

205.06

Stop proses

200.06

memory stop

205.07 con

<205.07>

a180 a198

205.07

con

205.09

stop proses 2


lenovo

Typewritten Text

L-8

000000 (000203)


[Section Name : Counter]

counter 250

200.14

memory 250

200.04

memory photodiode

CNT

012

#16

[OP1]counter 250

<CNT012(bit)>

b132 b139 a183

b212

<cCNT012>

c194

[OP2]

200.06

memory stop

000001 (000207)

counter 200

200.13

memory 200

200.04

memory photodiode

CNT

013

#21

[OP1]counter 200

<CNT013(bit)>

b133 b140 a184

b213

<cCNT013>

c190

[OP2]

200.06

memory stop

000002 (000211)

counter sehari

200.04

memory photodiode

CNT012

counter 250

CNT013

counter 200

CNTR (12)

020

#9999

[OP1]Counter

<cCNT020>

c218

[OP2]

253.14

P_Off

Always OFF Flag

0.11

reset

000003 (000217)

move memory hmi

253.13

P_On

Always ON Flag

MOV (21)

CNT20

DM0

[OP1]Counter

<CNT020(bit)>

a216

[OP2]Produk


lenovo

Typewritten Text

L-9


[Section Name : Emergency]

000000 (000220)

1.04

TOMBOL Emergency

0.03

start

0.10

start conveyor

205.11 Memo EM

<205.11>

a073 a221

205.11

Memo EM


lenovo

Typewritten Text

L-10

L-11

Lampiran 2 Data Hasil Percobaan

PERCOBAAN COFFEMILK DINGIN KE 2

NO Komponen


1 Start 1 0 1 0 0

2 00:27 0 0 1 0 0

3 00:45 0 0 0 0 0

4 00:54 0 0 0 1 1

5 02:54 0 0 0 0 0

PERCOBAAN COFFEMILK DINGIN KE 3

NO Komponen


1 Start 1 0 1 0 0

2 00:27 0 0 1 0 0

3 00:45 0 0 0 0 0

4 00:54 0 0 0 1 1

5 02:54 0 0 0 0 0

PERCOBAAN COFFEMIL HANGAT KE 2

NO Komponen


kopi Heater Mixer

1 Start 1 0 1 0 0

2 00:27 0 0 1 0 0

3 00:45 0 0 0 0 0

4 00:54 0 0 0 1 1

5 05:54 0 0 0 0 0

PERCOBAAN COFEEMILK HANGAT KE 3

NO Komponen


kopi Heater Mixer

1 Start 1 0 1 0 0

2 00:27 0 0 1 0 0

3 00:45 0 0 0 0 0

4 00:54 0 0 0 1 1

5 05:54 0 0 0 0 0


L-12

PERCOBAAN MILKTEA DINGIN KE 2

NO Komponen


kopi Heater Mixer

1 Start 1 1 0 0 0

2 00:18 0 1 0 0 0

3 00:57 0 0 0 0 0

4 01:01 0 0 0 1 1

5 03:01 0 0 0 0 0

PERCOBAAN MILKTEA DINGIN KE 3

NO Komponen


kopi Heater Mixer

1 Start 1 1 0 0 0

2 00:18 0 1 0 0 0

3 00:57 0 0 0 0 0

4 01:01 0 0 0 1 1

5 03:01 0 0 0 0 0

PERCOBAAN MILKTEA HANGAT KE 2

NO Komponen


kopi Heater Mixer

1 Start 1 1 0 0 0

2 00:18 0 1 0 0 0

3 00:57 0 0 0 0 0

4 01:01 0 0 0 1 1

5 06:01 0 0 0 0 0

PERCOBAAN MILKTEA HANGAT KE 3

NO Komponen


kopi Heater Mixer

1 Start 1 1 0 0 0

2 00:18 0 1 0 0 0

3 00:57 0 0 0 0 0

4 01:01 0 0 0 1 1

5 06:01 0 0 0 0 0


L-13

PERCOBAAN COFFETEA DINGIN KE 2

NO Komponen


1 Start 1 1 1 0 0

2 00:09 0 1 1 0 0

3 00:18 0 1 0 0 0

4 00:45 0 0 0 0 0

5 00:50 0 0 0 1 1

6 02:50 0 0 0 0 0

PERCOBAAN COFFETEA DINGIN KE 3

NO Komponen


1 Start 1 1 1 0 0

2 00:09 0 1 1 0 0

3 00:18 0 1 0 0 0

4 00:45 0 0 0 0 0

5 00:50 0 0 0 1 1

6 02:50 0 0 0 0 0

PERCOBAAN COFFETEA HANGAT KE 2

NO Komponen


1 Start 1 1 1 0 0

2 00:09 0 1 1 0 0

3 00:18 0 1 0 0 0

4 00:45 0 0 0 0 0

5 00:51 0 0 0 1 1

6 05:51 0 0 0 0 0

PERCOBAAN COFFETEA HANGAT KE 3

NO Komponen


1 Start 1 1 1 0 0

2 00:09 0 1 1 0 0

3 00:18 0 1 0 0 0

4 00:45 0 0 0 0 0

5 00:51 0 0 0 1 1

6 05:51 0 0 0 0 0


L-14

LAMPIRAN 3 IMPLEMENTASI HMI

SPESIFIKASI HMI

Tabel lampiran 3

Software HMI Jenis HMI Koneksi ke

PC

koneksi ke PLC PLC

NB-Designers v

1.23

NB7W-TW00B USB Cabel RS232 9 PIN PLC Omrom

CPM2A

WIRING PADA HMI

Pada bagian belakang HMI terdapat beberpa port diantaranya port power, port rs232,

port USB. Port USB akan dihubungkan pada PC (personal computer) untuk membuat tampilan

HMI, port rs232 digunakan untuk komunikasi antara PLC dan HMI.

Gambar Lampiran 1

PEMBUATAN TAMPILAN HMI

Software yang digunakan untuk membuat program Pada HMI adalah NB-Designers v

1.23, HMI yang digunakan adalah NB7W-TW00B dan PLC yang digunakan adalah Omron

CPM2A. Pada tahap awal pembuatan Program HMI ialah memilih jenis HMI dan PLC yang

akan digunakan.kemudian memilih jenis koneksi yang akan dilakukan. Setelah komunikasi

selesai barulah pembuatan program HMI


L-15

Proses pembuatan Program HMI sebagai berikut

1. Tampilan awal NB-Designer.exe

Pada tampilan awal ialah menentukan nama project yang akan dibuat.

2. Memilih jenis HMI yang digunakan

Gambar Lampiran 3

HMI yang di pilih adalah NB7W-TW00B

3. Memilih jenis PLC yang digunakan.

Gambar Lampiran 4

Gambar Lampiran 2


L-16

PLC yang digunakan ialah CPM2A namun pada software yang dipilih adalah C-Series

4. Memilih port koneksi antara PLC dan HMI

Gambar Lampiran 5

Port yang digunakan serial, pada HMI terdapat 2 pilihan port yaitu com 0 dan

com 1. Pemilihan port com pada software harus sama dengan port yang digunakan

pada wiring HMI.

5. Tampilan HMI

Gambar Lampiran 6


L-17

Pilih tombol HMI – HMI0 seperti pada kotak merah di atas. Pada tampilan HMI

terbagi atas frame-frame. Adapun Frame yang tidak dapat digunakan pada HMI yaitu

frame 1 – Frame 9 hal ini dikarenakan Frame 1 – 9 digunakan untuk setting default.

Setelah masuk pada Frame. Mulai membuat tampilan HMI adapun beberapa

fungsi yang digunakan untuk memindahkan layer, membuat tampilan indikator, tombol

push buttom dan tampilan counter. Cara membuat fungsi-fungsi berikut dapat dilihat

seperti berikut:

1. Fungsi pemindah Layer

Pemindahan layer menggunakan Fungsi key pada function parts

Gambar Lampiran 7

Saat functions key tekan maka akan muncul pengatur pilih switch window lalu pilih

layer yang akan ditujuh memalui tombol tersebut. Lalu tekan ok. Untuk memberikan tulisan

maka tekan tag sedangkan untuk mengganti tampilan tombol menggunakan Graphis. Window

setting functions key dapat dilihat pada gambar lampiran 8.


L-18

Gambar Lampiran 8

2. Tampilan Indikator (lampu)

Untuk tampilan indikator menggunakan fitur PLC parts – Bits state lamp

Gambar Lampiran 9


L-19

Pada setting Bit state ada beberap pengaturan yang pengting yaitu jenis memory dan

alamat memory yang digunakan pada indikator. Dapat dilihat pada gambar lampiran 10. Untuk

alamat HMI yang digunakan harus sama dengan port com yang digunakan pada wiring HMI.

Gambar Lampiran 10

3. Push Buttom

Untuk fungsi push buttom mengunakan PLC part – bit state switch. Pada bit state switch hal

yang harus di perhatikan ialah alamat, memory dan jenis switch yang digunakan. Alamat

yang digunakan sesui dengan pengalamatan pada PLC


L-20

Gambar Lampiran 11

Gambar Lampiran 12

Setelah memasukan jenis dan nomor memory yang digunakan maka kita memilih jenis

tombol yang digunakan pada tampilan HMI, untuk memilih ada pada pilihan bit state switch

seperti gambar lampiran 12.


L-21

6. Tampilan Counter pada HMI

Untuk tampilan counter menggunakan number input yang berada pada menu plc parts

Gambar Lampiran 13

Gambar Lampiran 14

Untuk memunculkan nilai counter nilai counter harus di move ke memory DM pada

program PLC , saat membuat tampilan HMI untuk counter digunakan memory D dan memilih

code tipe BCD pada settingan.


prototipe sistem pengolahan dan …repository.usd.ac.id/32558/2/145114048_full.pdflembar...

Documents