PERANCANGAN SISTEM OTOMATISASI BERBASIS WIRELESS PADA PROSES PENGGILINGAN TEH HITAM ORTHODOKS DI PT. ABC

Transkripsi

1 PERANCANGAN SISTEM OTOMATISASI BERBASIS WIRELESS PADA PROSES PENGGILINGAN TEH HITAM ORTHODOKS DI PT. ABC 1 Galih Pratama, 2 Haris Rachmat, ST, MT., 3 Denny Sukma Eka Atmaja, ST. 1,2,3 Program Studi Teknik Industri, Fakultas Rekayasa Industri, Telkom University 1 pratagalih@gmail.com, 2 harisbdg23@gmail.com, 3 dennysukma@gmail.com Abstraksi Semakin berkembangnya teknologi saat ini, mendorong berbagai bidang industri untuk memanfaatkan teknologi tersebut untuk memenuhi permintaan pasar, salah satunya adalah teknologi otomasi. Penerapan otomasi dapat meningkatkan tingkat produktivitas, menciptakan proses pengendalian dan pemantauan operator terhadap plant secara realtime dan menciptakan pengolahan data yang bersifat mandiri. Distribusi informasi data dalam sistem otomasi dapat dilakukan dengan menggunakan kabel (wireline) atau tanpa kabel (wireless). Pada umumnya di dunia industri, masih menggunakan kabel sebagai media penghubung antara operator dengan plant. Jaringan menggunakan kabel termasuk mahal dari segi kompleksitas pemasangan dan perawatan, tingkat fleksibilitas yang rendah jika akan dilakukan ekspansi pada perusahaan dan masih belum dapat mencapai performa yang memuaskan. Jaringan wireless merupakan salah satu solusi dalam dunia industri manufaktur saat ini. Jaringan wireless dapat membantu proses industri untuk mengumpulkan lebih banyak data dari proses, memperkirakan kapan perawatan peralatan dilakukan, meningkatkan efisiensi tenaga kerja melalui konektivitas plant-wide network dan memberikan solusi konektivitas berbiaya rendah Sistem otomasi berbasis wireless menggunakan Programmable Logic Controller (PLC) dapat diterapkan di berbagai bidang, salah satunya dalam proses pengolahan teh. Pada proses pengolahan PT. ABC, masih memerlukan operator untuk mesin mesin yang digunakan sehingga menimbulkan peluang terjadinya human error dan pencapaian produksi belum mampu memenuhi rencana kerja dan anggaran produksi (RKAP) berdasarkan demand yang ada. Maka diperlukan pengendalian terhadap mesin dalam proses pengolahan teh, khususnya proses penggilingan agar penggunaan mesin lebih optimal dari segi kapasitas dan pengendalian jika terjadi kesalahan mesin, adanya proses pemantauan dan pengendalian suhu yang sangat berpengaruh terhadap kualitas teh yang dihasilkan dan adanya pencatatan terhadap data di plant. Perancangan sistem otomasi berbasis wireless menggunakan Programmable Logic Controller (PLC) yang diimplementasikan pada proses penggilingan teh dilakukan berdasarkan skenario proses usulan. Pada perancangan sistem, uji coba dilakukan dengan membangun sebuah simulator plant untuk membuat sistem otomasi yang bekerja secara terintegrasi dan berbasis wireless. Rancangan komunikasi data pada PLC yang berbasis wireless dapat digunakan untuk proses pengendalian yang bersifat fleksibel dari segi pemrograman PLC dan pengawasan dengan jarak yang jauh dan tidak memungkinkan adanya pengkabelan. Kata Kunci: Otomasi, Jaringan, Programmable Logic Controller, Komunikasi PLC, Wireless, Siemens S I. PENDAHULUAN Seiring dengan berkembangnya permintaan pasar di dunia manufaktur, perusahaan di tuntut untuk dapat memenuhi keinginan pasar dengan menggunakan proses produksi yang memanfaatkan teknologi. Pemanfaatan teknologi di bidang manufaktur sudah sangat berkembang. Bahkan untuk dapat mencapai target produksi, dunia manufaktur itu sendiri yang menuntut berkembangnya teknologi penunjang. Banyak teknologi yang telah digunakan, salah satu teknologi yang sering digunakan dan merupakan masa depan dunia manufaktur adalah teknologi otomasi industri. Teknologi otomasi dapat meningkatkan produktivitas perusahaan dengan jumlah tenaga kerja yang lebih sedikit [1]. Dilihat sebagai teknologi yang potensial di bidang manufaktur, banyak pakar industri dunia yang membahas bagaimana penerapan otomasi khususnya di bagian produksi dengan beberapa pendekatan. Para pelaku industri mulai menyelaraskan sistem yang mereka terapkan sebelumnya dengan dipadu sistem otomasi. Penerapan otomasi mulai berkembang dengan meningkatkan fungsinya dan mengurangi biaya untuk membangun suatu sistem otomasi. Hal tersebut terlihat dari hasil riset IHS mengenai penjualan perlengkapan penunjang otomasi secara global yang menunjukan peningkatan sebesar 6,9% per tahun

2 pada Gambar I.1 dan data pasar otomasi dunia dari tahun 2012 hingga 2017 pada Gambar I.2. meningkatkan efisiensi tenaga kerja melalui konektivitas plant-wide network dan memberikan solusi konektivitas berbiaya rendah [2]. Perkembangan industri manufaktur berbasis wireless dapat dilihat dari grafik peningkatan penjualan industrial wireless products pada Gambar I.4. Gambar I.1 Global Building Automation Equipment Market (IHS, 2013) Gambar I.2 World Market for Buliding Automation (IHS, 2013) Kondisi lapangan di industri manufaktur yang telah menerapkan sistem otomasi umumnya masih menggunakan kabel sebagai media penghubung antara operator dengan plant. Walaupun jaringan menggunakan kabel termasuk mahal dari segi kompleksitas pemasangan dan perawatan, jaringan dengan kabel masih belum dapat mencapai performa yang memuaskan. Ada beberapa masalah yang timbul dari jaringan dengan kabel, yaitu membutuhkan perencanaan awal, pemasangan dan perawatan jaringan kabel dengan biaya yang tinggi, sulit untuk troubleshooting terkait konektor, infrastruktur kurang fleksibel karena jaringan yang bersifat tetap, jaringan dengan kabel memerlukan rancangan khusus untuk fasilitas (harus merancang kapasitas cadangan pada kartu, penyusunan lemari, junction boxes dan sebagainya) untuk kebutuhan ekspansi masa depan dan memutar peralatan menyebabkan kabel berputar secara konstan sehingga merusak kualitas kabel dan kegagalan komunikasi [2]. Jaringan wireless merupakan salah satu solusi dalam industri manufaktur saat ini karena jaringan dengan kabel memiliki beberapa kekurangan. Kompetisi global mendorong industri untuk terus meningkatkan proses operasi, kualitas produk, produktivitas, bisa diandalkan dan sesuai dengan peraturan yang berlaku [2]. Jaringan nirkabel dapat membantu proses industri untuk mengumpulkan lebih banyak data dari proses, memperkirakan kapan perawatan peralatan dilakukan, Gambar I.3 Grafik peningkatan penjualan Industrial wireless products (IMS Research, 2011) Sistem otomasi berbasis wireless dapat diterapkan dalam berbagai bidang, salah satunya dalam proses pengolahan teh. Saat ini permintaan terhadap komoditas teh mengalami peningkatan dengan tingkat pertumbuhan sampai dengan 10% per tahun [3]. Jika masalah dalam produktivitas komoditas teh ini tidak segera ditanggulangi, bukan tidak mungkin generasi selanjutnya hanya akan dapat mengkonsumsi teh impor. Pada saat ini, ketergantungan Indonesia terhadap teh impor telah naik dari 500 ton / tahun menjadi 20 ribu ton /tahun dalam kurun waktu 6 7 tahun [4]. Dari lahan yang tersedia, produksi teh di Indonesia dapat diakatakan belum optimal, dapat dilihat dari Gambar I.5 tentang luas areal dan produksi teh dunia oleh Dewan Teh Indonesia dan Gambar I.6 mengenai produktivitas pengolahan teh berdasarkan provinsi oleh Kementerian Pertanian Republik Indonesia. Dari Gambar I.5 tercatat areal teh dunia mencapai sekitar 2,39 juta hektar dengan China menduduki peringkat pertama dengan hektar, diikuti India hektar, Sri Lanka hektar, Kenya hektar, dan Indonesia menduduki peringkat kelima dengan hektar. Sejalan dengan perluasan areal tersebut, produksi teh dunia mengalami pertumbuhan sebesar 45,9 % (1,4 juta ton) pada akhir Dari Gambar I.6 dapat diketahui bahwa produksi teh di Indonesia mengalami penurunan sekitar 6% tiap tahun. Nilai tersebut cukup besar mengingat nilai permintaan terhadap komoditas teh semakin meningkat. Salah satu cara menanggulangi kemerosotan tersebut adalah mengoptimalkan proses produksi teh itu sendiri. Selain dapat meningkatkan volume produksi, kualitas teh yang dihasilkan dapat terjaga karena saat ini Indonesia dipercaya memiliki kualitas teh yang mampu bersaing dengan negara lain. Salah satu perusahaan yang berada dalam ruang lingkup pengolahan teh yaitu PT. ABC.

3 (RKAP) berdasarkan demand yang ada. Untuk memenuhi demand tersebut, perusahaan mengalihkan produksi yang kurang ke perusahaan lain. Gambar I.4 Luas Areal dan Produksi Teh Dunia (Dewan Teh Indonesia, 2010) Gambar I.5 Produksi teh menurut provinsi di Indonesia (Kementerian Pertanian Republik Indonesia, 2013) Proses produksi teh hitam pada PT. ABC masih menggunakan operator pada tiap mesin. Pada pengolahan teh hitam, terdapat proses penggilingan. Operasi tersebut dilakukan pada ruangan khusus dengan suhu dan kelembaban udara tertentu. Pada proses penggilingan, pucuk akan mengalami penggulungan, pemotongan dan pengrusakan dengan menggunakan mesin OTR (Open Top Roller), PCR (Press Cap Roller) dan RV (Rotorvane atau Rollervane). Pada tiap proses memiliki suhu masing-masing yang harus dipenuhi. Selanjutnya gumpalan bubuk dari hasil penggilingan akan diurai dengan alat pemecah gumpalan (Ball Breaker). Hasil penggilingan yang telah selesai kemudian dilakukan pengayakan untuk mendapatkan bubuk teh. Kelembaban ruangan dari 90% sampai 95% dan suhu ruangan mulai dari 16⁰C sampai 24⁰C [5]. Mesin-mesin yang digunakan masih memerlukan operator sehingga peluang terjadinya human error. Mesin-mesin pun belum digunakan secara optimal karena rata-rata 5 mesin digunakan dari 8 mesin. Kerusakan mesin pun sering terjadi karena umur mesin yang sudah cukup lama yaitu sekitar dari tahun 1930an, walaupun ada beberapa mesin baru. Maka diperlukan pengendalian terhadap mesin dalam proses penggilingan agar mesin dapat digunakan secara optimal, misalnya penggunaan mesin sesuai kapasitasnya, kapan mesin tersebut harus digunakan dan pengendalian mesin jika terjadi kesalahan. Pemantauan dan pengendalian suhu secara akurat juga diperlukan agar kualitas teh yang dihasilkan lebih optimal. Suhu memegang peranan penting dalam pengolahan teh hitam, karena besaran suhu mempengaruhi kualitas teh itu sendiri. Dari Gambar I.7 mengenai pencapaian produksi PT. ABC dapat diketahui bahwa pencapaian produksi belum mampu memenuhi rencana kerja dan anggaran produksi Gambar I.6 Pencapaian Produksi Tahun 2013 (Evaluasi Kinerja PT. ABC, 2013) Berdasarkan beberapa masalah pada proses pengolahan teh hitam, sistem otomasi berbasis wireless dengan menggunakan PLC Siemens S diharapkan dapat menjadi salah satu solusi untuk mengoptimalkan pengendalian proses produksi, mengurangi waktu produksi, menjaga kualitas produk, kemudahan dalam pengolahan data dan juga dapat memudahkan perusahaan jika akan dilakukan ekspansi di masa depan. II. LANDASAN TEORI A. Konsep Jaringan Komputer Jaringan komputer adalah sekelompok komputer otonom yang dihubungkan satu dengan lainnya dengan menggunakan protokol komunikasi melalui media transmisi atau media komunikasi sehingga dapat saling berbagi data informasi, program-program, penggunaan bersama perangkat keras seperti printer, hard disk, dan sebagainya [6]. Media transmisi yang digunakan dapat melalui media transmisi kabel (wireline) dan media transmisi nirkabel (wireless). Dalam suatu jaringan komputer, dibutuhkan suatu pengaturan untuk membagi sumber daya dan aturan aturan (protocols) untuk mengatur komunikasi dan layanan layanan untuk seluruh sistem jaringan. B. LAN Nirkabel Komponen komponen LAN nirkabel terdiri dari radio NIC, access point, router, repeater dan antene yang memampukan aplikasi nirkabel di gedung gedung dan area kampus. Komponen komponen tersebut merupakan fondasi dalam mengimplementasikan LAN nirkabel di rumah rumah, perkantoran kecil, perusahaan dan hotspot publik. Jaringan tersebut dapat bergerak dari sebuah access point di rumahan atau perkantoran kecil hingga ratusan access point yang melindungi fasilitas besar. Selain itu, LAN nirkabel mungkin hanya dapat berupa dua pengguna yang berkomunikasi secara langsung satu sama lain menggunakan format ad hoc. Ada beberapa keuntungan menggunakan media transmisi nirkabel (wireless), yaitu dapat dengan mudah melakukan koneksi untuk data transfer, biaya instalasi dan biaya perawatan yang lebih rendah, keuntungan pada peralatan yang berputar dan mobile, dan lokasi yang jauh dan hostile dan keuntungan untuk MEMS (Micro-Electromechanical Systems) technology,

4 mencakup efisiensi biaya, daya rendah, high performance sensing dan integrasi [2]. (software). Istilah SCADA pada pabrik umumnya mengacu pada sistem sentral yang melakukan monitoring dan control dari keseluruhan lantai pabrik baik yang dapat dilakukan dari lingkungan pabrik sendiri maupun dari luar pabrik. Gambar II.1 LAN Nirkabel C. Sistem Otomasi Otomasi adalah suatu teknologi yang digunakan untuk melaksanakan proses atau prosedur kerja tanpa bantuan manusia. Pekerjaan ini dilakukan dengan menggunakan suatu program instruksi yang dikombinasikan dengan suatu sistem pengendali untuk menjalankan instruksi-instruksi tersebut [7]. Sistem otomasi dapat didefinisikan sebagai teknologi yang didasari atas aplikasi mekanis, elektronis dan komputer seperti penggunaan mesin bebasis komputer untuk operasi dan kontrol produksi sebagai sistem kontrol untuk optimasi produksi. D. TIA PORTAL V.12 Totally Integrated Automation Portal merupakan software yang digunakan dalam pemograman sebuah sistem otomasi dengan menggunakan PLC Siemens. TIA PORTAL itu sendiri merupakan perkembangan software sebelumnya yakni Simatic Step7. Dari segi pemprograman dasar TIA PORTAL hampir sama dengan Simatic S7. TIA PORTAL V.12 sudah diintegrasikan dengan Simatic HMI nya untuk interface dalam proses monitoring plant. Gambar II.3 SCADA System (Wicaksono, 2012) III. METODOLOGI PENELITIAN A. Model Konseptual Model konseptual merupakan suatu gambaran terstruktur yang berisi konsep-konsep yang saling terkait dan saling terorganisasi yang digunakan untuk melihat hubungan dan pengaruh logis antar konsep konsep di dalamnya. Penelitian ini dilakukan melalui tiga penelitian yang saling terintegrasi, penelitian-penelitian tersebut adalah sebagai berikut : a. Perancangan User Requirements Specification (URS) Sistem Otomatisasi Teh Hitam Orthodoks pada Proses Penggilingan di PT. ABC. b. Perancangan Otomatisasi Berbasis Wireless pada Proses Penggilingan Teh Hitam Orthodoks di PT. ABC. c. Perancangan Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) Berbasis Website pada Proses Penggilingan di PT. ABC. MODEL KONSEPTUAL Identifikasi Kebutuan Pengguna User Requirements Specification Rancangan Process Description Data proses pengolahan Flow diagram Gambar II.2 Portal View TIA PORTAL V.12 E. SCADA SCADA merupakan singkatan dari Supervisory Control and Data Acquisition. Sistem SCADA pada umumnya digunakan untuk memperoleh data dan mengontrol pada level supervisory. Beberapa sistem SCADA digunakan hanya untuk memonitor tanpa melakukan proses controling namun sistem tersebut masih dapat dikatakan sebagai sistem SCADA. Sistem SCADA meliputi sinyal input/output hardware, controllers, HMI, jaringan, komunikasi, basis data dan perangkat lunak Rancangan Piping & Tag number instrumental equipment diagram (P&ID) Piping and Instrumental diagram Rancangan control philosophy Rancangan Rancangan Sistem Rancangan Komunikasi dan Rancangan Otomatisasi Rancangan HMI Mini plant Konfigurasi Jaringan Database menggunakan PLC Wireless Sistem Otomatisasi Proses berbasis Jaringan menggunakan SCADA Gambar III.1 Model Konseptual

5 B. Sistematika Pemecahan Masalah SISTEMATIKA PEMECAHAN MASALAH Tahap Identifikasi Perumusan Masalah Perumusan Tujuan Batasan Masalah Tahap Inisialisasi Studi Literatur 1. Studi Sistem Otomasi 2. Studi Komunikasi antar PLC melalui media transmisi wireless 3. Studi PLC Programming Studi Lapangan 1. Pembelajaran proses penggilingan teh hitam orthodoks di PT. ABC 2. Pembelajaran hardware dan software yang digunakan untuk pemrograman PLC berbasis wireless 3. Pembelajaran hardware yang akan digunakan untuk mini plant 4.Pembelajaran skenario proses pada mini plant Tahap Kreatif Perancangan Otomatisasi Berbasis Wireless Pada Proses Penggilingan Teh Hitam Orthodoks di PT. ABC 1. Perancangan konfigurasi antara dua PLC SIEMENS S dengan wireless router 2. Perancangan komunikasi PLC antara dua PLC SIEMENS S Perancangan mini plant 4. Perancangan program PLC 5. Integrasi PLC dengan SCADA Tahap Simulasi Rancangan Simulasi Hasil Rancangan Sistem Pengujian Hasil Rancangan Verifikasi Ya Analisis Hasil Rancangan Tahap Kesimpulan dan Saran Kesimpulan dan Saran Gambar III.2 Sistematika Pemecahan Masalah Gambar IV.2 Mesin Double Indian Ballbreaker Net Sorteer (DIBN) 3). Rotorvane (RV) Rotorvane merupakan alat yang digerakkan oleh motor dan letaknya pada bagian DIBN. Fungsi dari mesin RV adalah untuk memotong bubuk teh yang tidak lolos tahap sebelumnya dan menghasilkan bubuk teh mutu II dan mutu III. Kapasitas mesin RV berkisar antara kg. Proses pada RV dilakukan selama 10 menit dengan peningkatan suhu sebesar 28 o 32 o C. IV. PENGOLAHAN DATA DAN PERANCANGAN SISTEM A. Identifikasi Sistem Eksisting Analisis sistem eksisting ini dilakukan untuk mengidentifikasi sistem yang sedang digunakan untuk mengetahui kebutuhan apa saja yang diperlukan agar sistem baru yang akan dirancang dapat membantu mengurangi permasalahan permasalahan yang ada pada sistem eksisting yang ada saat ini. Mesin yang Digunakan Pada Proses Penggilingan 1). Open Top Roller (OTR) Mesin OTR merupakan mesin giling pertama yang bekerja setelah dari proses pelayuan. Proses penggilingan dengan mesin OTR dilakukan selama 50 menit termasuk pengisian dengan kapasitas sebesar kg dan kecepatan antara rpm. Gambar IV.3 Mesin Rotorvane 4). Press Cap Roller (PCR) Bubuk teh yang lolos dari RV proses kedua kemudian masuk ke PCR dan menghasilkan bubuk mutu IV. Pada tahap ini proses penggilingan berkapasitas kg dilakukan dengan cara pengepresan dengan m enggunakan tenaga pneumatik yang dilakukan selama 40 menit (termasuk proses pengisian) dan suhu bongkaran 26 o -32 o C. Gambar IV.1 Mesin Open Top Roller (OTR) 2). Double Indian Ballbreaker Net Sorteer (DIBN) DIBN merupakan jenis mesin ayakan yang digunakan pada proses penggilingan yang terdiri dari conveyor, mesh (jumlah lubang per cm 2 ), dan ballbreaker. Gambar IV.1 Mesin Press Cap Roller (PCR) 5). Air Humidifer Alat ini digunakan untuk menjaga kelembaban pada area proses penggilingan yang berkisar antara 90-95% dan suhu ruangan berkisar o C.

6 B. Proses Penggilingan Teh Hitam Orthodoks Proses penggilingan ini akan menghasilkan empat jenis bubuk teh, yaitu bubuk I, bubuk II, bubuk III, bubuk IV, dan yang paling kasar adalah badag. Bubuk I dihasilkan dari pengayakan hasil pertama dari gilingan pertama dan demikian selanjutnya. Proses penggilingan ini menggunakan beberapa jenis mesin, yaitu open top roller (OTR), press cap roller (PCR), dan rotorvane. Masing-masing mesin tersebut digunakan untuk menghasilkan bubuk teh yang diinginkan dengan kebutuhan suhu dan waktu penggilingan yang berbeda. Urutan proses yang terjadi pada proses penggilingan di PT. ABC adalah OTR RV RV PCR. Masing-masing proses tersebut akan melewati mesin ayakan DIBN untuk menentukan kualitas bubuk teh yang dihasilkan. Proses penggilingan eksisting di PT. ABC dapat dilihat pada Gambar IV.6, Gambar IV.7, Gambar IV.8 dan Gambar IV.9. B mutu I? lolos Melakukan penggilingan di RV I Mengayak di DIBN II mutu II? Melakukan penggilingan di RV II C A Pengisian teh pada OTR Penggilingan pada OTR Proses di RV Pengisian PCR Proses di PCR Gambar IV.2 Alur Proses Penggilingan Mengayak di DIBN III mutu III? D Melakukan set-up mesin (OTR, RV, PCR, DIBN) Setup air humidifer dan exhause fan berfungsi Membawa Ke PCR Mesin berfungsi? Berfungsi Melakukan gencet-kirab 30 menit Turun layu Menonaktifkan PCR Kelembaban udara 90-95%? Ya Melakukan pembongkaran Mengisi daun teh pada OTR Menggiling daun teh pada OTR E Gambar IV.4 Flowchart Proses Penggilingan Eksisting Lanjutan Menonaktifkan mesin OTR Pembongkaran bubuk teh Membawa Ke DIBN I Melakukan pengayakan di DIBN I B Gambar IV.3 Flowchart Proses Penggilingan Eksisting C. Identifikasi Kelemahan Sistem Eksisting Sistem eksisting proses penggilingan teh hitam orthodoks di PT. Perkebunan Nusantara VIII Sinumbra masih memiliki beberapa kelemahan, yaitu: 1. ada pengukuran kapasitas daun teh sebelum dilakukan pengisian pada OTR sehingga kapasitas tidak dapat ditentukan secara pasti. 2. ada controlling dalam mengendalikan kecepatan putaran dan lama penggilingan pada mesin OTR dan juga pengaturan gencet-kirab pada PCR yang semuanya dilakukan secara manual. 3. Pengaturan kelembaban suhu pada air humidifier masih menggunakan tenaga operator yang dapat

7 menyebabkan kesalahan seperti lupa menyalakan air humidifier, salah dalam pembacaan suhu, dan lainnya. 4. Pemindahan bubuk teh dari OTR ke DIBN, PCR ke DIBN masih menggunakan operator, hal ini akan menimbulkan dampak terhadap operator karena tugas yang dilakukan tidak layak dan juga operator perlu stand by menunggu, selain itu juga terdapat kekurangan seperti bubuk teh tercecer. 5. adanya monitoring secara real time sehingga aliran data menjadi lebih lama dan juga akan terjadi ketidakakuratan. di mesin OTR dilakukan pada kontainer yang di dalamnya terdapat pegas sehingga dapat digunakan untuk mengukur kapasitas daun teh yang masuk ke kontainer. Kontainer yang telah melakukan pengisian kemudian akan kembali ke posisi awal saat dilakukan penimbangan kapasitas dari turun layu. Kapasitas daun teh yang akan digiling menentukan kecepatan putaran mesin OTR. Kapasitas daun teh dibuat menjadi tiga bagian, dapat dilihat pada Tabel IV.1 Pengukuran kelembaban E Membawa Ke DIBN IV Kelembaban 90%-95%? Ya Menaikkan kecepatan air humidifier Kecepatan air humidifier normal Mengayak di DIBN IV mutu IV? F Gambar IV.6 Flowchart Usulan Proses Pengaturan Kelembaban Mutu badag Mengangkut ke rak oksidasi Membawa Ke ruang oksidasi A C D Gambar IV.5 Flowchart Proses Penggilingan Eksisting Lanjutan 2 D. Perancangan Skenario Proses Berdasarkan beberapa kekurangan yang terdapat pada proses eksisting, maka terlebih dahulu merancang skenario proses yang akan menggambarkan jalannya sistem secara keseluruhan. 1. Usulan Proses Pengaturan Kelembaban pada Air Humidifer Kelembaban udara pada proses penggilingan merupakan faktor yang sangat berpengaruh terhadap kualitas teh yang dihasilkan. Suhu ruangan yang diperlukan pada proses penggilingan berkisar antara 16 o -24 o C. Gambar IV.10 memperlihatkan proses usulan yang dibuat. 2. Usulan Proses Pengisian pada Open Top Roller (OTR) Skenario proses pengisian pada mesin OTR ditunjukkan pada Gambar IV.11. Penimbangan kapasitas yang dilakukan untuk proses pengisian teh Tabel IV.1 Penentuan Kecepatan Putaran Mesin OTR Kapasitas (kg) Kecepatan OTR (rpm) 325 x < y < x < y < x y Usulan Proses Penggilingan pada Mesin Open Top Roller (OTR) Mesin OTR akan aktif bersamaan dengan saat sensor pada mesin OTR mendeteksi kontainer yang berada di atasnya, dengan syarat bahwa mesin OTR sedang tidak melakukan pengisian. Mesin OTR akan bekerja selama 50 menit setelah pengisian selesai dilakukan dan bekerja sesuai kecepatan yang ditentukan. Setelah selesai proses penggilingan, katup bagian bawah mesin OTR akan terbuka untuk mengeluarkan bubuk teh hasil dari penggilingan untuk dibawa ke bagian pengayakan. Skenario proses penggilingan pada mesin OTR dapat dilihat pada Gambar IV.12. Pengayakan dilakukan akan menghasilkan bubuk teh mutu I yang kemudian dilakukan pengukuran dan dimasukkan ke dalam database teh keluar dan masuk proses penggilingan sebagai hasil mutu I yang dibuat. Sistem otomasi yang diterapkan juga akan dilengkapi dengan pengaturan manual yang digunakan apabila sistem otomasi sedang tidak berjalan dengan baik atau bermasalah.

8 Mengaktifkan seluruh sistem Bubuk teh masuk ke ruang penggilingan Mesin RV I dan konveyor 3 aktif Penimbangan kapasitas A tercapai Menghancurkan bubuk teh di RV I Apakah kapasitas telah tercapai? berhenti Katup bagian atas kontainer menutup tercapai Kontainer bergerak menuju OTR terdekat Konveyor 1 berhenti >= 10 menit? Sudah berhenti Mengayak di DIBN II Sensor pada OTR mendeteksi kontainer RV I berhenti mutu II? Database Teh Keluar dan Masuk Proses Penggilingan lolos Apakah OTR kosong? kosong Kontainer menuju OTR selanjutnya Konveyor 3 membawa ke RV II Dibawa ke ruang oksidasi Mesin OTR aktif kosong Kontainer berhenti di atas OTR RV I berhenti >= 1 menit? berhenti Pengisian pada OTR Database Teh Keluar dan Masuk Proses Penggilingan Sudah berhenti Konveyor 3 mati Kapasitas kontainer=0 kg? Ya Kecepatan OTR normal Kontainer kembali ke posisi awal Gambar IV.9 Flowchart Usulan Proses di RV I Masih turun layu? Masih Gambar IV.7 Flowchart Usulan Proses Pengisian di OTR Mesin RV 2 dan konveyor 4 aktif D Menghancurkan bubuk teh di RV II OTR aktif Konveyor 1, DIBN I dan konveyor 2 aktif berhenti Penggilingan pada Membawa bubuk RV I berhenti >= 10 menit? Mengayak di DIBN III OTR Masih teh ke DIBN I Sudah berhenti OTR berhenti perlahan Katup bawah OTR terbuka Apakah masih ada bubuk teh? RV II berhenti mutu III? Dibawa ke ruang oksidasi Bubuk teh dikeluarkan menuju konveyor kosong Apakah OTR telah kosong? Kosong Konveyor 1 berhenti Waktu berhenti = 1menit? Pengayakan bubuk teh di DIBN I lolos Konveyor 4 membawa ke penimbangan PCR berhenti Database Teh Keluar dan Masuk Proses Penggilingan OTR berhenti Sudah DIBN I dan C mutu I? Bubuk teh dibawa ke ruang oksidasi RV II berhenti >= 1 menit? konveyor 2 berhenti D lolos Bubuk dibawa ke Sudah berhenti RV I menggunakan conveyor 2 Konveyor 4 mati Gambar IV.8 Flowchart Usulan Proses Penggilingan OTR Gambar IV.10 Flowchart Usulan Proses di RV II

9 4. Usulan Proses Penghancuran pada Mesin Rotorvane (RV) Proses yang terjadi pada mesin RV bertujuan untuk menghancurkan bubuk teh yang tidak lolos pada pengayakan pertama. Proses penghancuran pada mesin RV I dan RV II masing-masing akan menghasilkan bubuk teh mutu II dan mutu III setelah dilakukan pengayakan. Bubuk teh mutu II dan mutu III tersebut kemudian tersimpan dalam database teh keluar dan masuk proses penggilingan. Skenario proses yang terjadi pada mesin RV dapat dilihat pada Gambar IV.13 dan IV.14. Proses penghancuran pada mesin RV juga memiliki pengaturan manual yang digunakan apabila terjadi kesalahan pada sistem otomasi. 5. Usulan Proses Pengisian pada Mesin Press Cap Roller (PCR) Pengisian dilakukan dengan menggunakan kontainer kemudian setelah kapasitas telah terpenuhi maka kontainer akan mengisi Kontainer pada penimbang kapasitas untuk mesin PCR juga memanfaatkan pegas untuk mengatur pengisian seperti pada penimbang mesin OTR. Skenario proses pengisian pada mesin PCR dapat dilihat pada Gambar IV Usulan Proses Gencet-Kirab pada Mesin Press Cap Roller (PCR) Setelah dilakukan pengisian bubuk teh pada mesin PCR maka proses gencet-kirab dimulai. Proses gencet-kirab akan berlangsung selama 30 menit dengan setiap menit akan dilakukan gencet selama 7 menit dan kirab selama 3 menit. Mesin PCR aktif bersamaan dengan aktifnya mesin RV II. Setelah gencet-kirab selesai maka katup bawah mesin PCR terbuka dan mengaktifkan konveyor yang membawa ke DIBN dan secara langsung konveyor membawa ke mesin DIBN untuk dilakukan pengayakan. Hasil dari pengayakan ini adalah bubuk teh dengan mutu IV dan bubuk teh yan tidak lolos secara langsung akan menjadi mutu badag atau bubuk teh dengan kualitas yang paling jelek. Kapasitas bubuk teh mutu IV dan badag kemudian akan ditimbang dan disimpan dalam database teh keluar dan masuk proses penggilingan. Skenario proses gencet-kirab ditunjukkan pada Gambar IV.16. E. Identifikasi Kebutuhan Sistem Pada tahap ini dilakukan identifikasi kebutuhan sistem usulan untuk mengetahui beberapa komponen utama dan komponen pendukung yang dibutuhkan untuk perancangan sistem otomatisasi berbasis wireless. Komponen komponen yang dibutuhkan sistem dapat dilihat pada gambar. Berikut ini perangkat lunak yang diperlukan dalam sistem, yaitu: 1. Sistem Operasi Windows XP Sebagai sistem operasi yang digunakan untuk menjalankan dan merancang program PLC, HMI dan database yang akan dibuat. 2. Totally Integrated Automation (TIA PORTAL) V12 Sebagai perangkat lunak yang digunakan untuk membuat logika program pada PLC dan menjalankan beberapa fungsi pada PLC 3. Wonderware System Management Console Sebagai server berbasis perangkat lunak yang digunakan untuk melakukan komunikasi data antara perangkat PLC dan HMI. Komunikasi data dilakukan dengan DASSIdirect untuk perangkat PLC SIEMENS. 4. Wonderware Intouch 10.1 Sebagai perangkat lunak yang digunakan untuk merancang dan menjalankan program HMI (Human Machine Interface). 5. Microsoft SQL Server 2005 Sebagai perangkat lunak yang digunakan untuk mengelola database. PCR aktif Konveyor 4 membawa ke penimbang PCR Penimbangan kapasitas PCR Apakah kapasitas >= 300kg? Ya Penimbang bergerak menuju PCR Sensor PCR mendeteksi penimbang Apakah PCR terdekat kosong? Kosong Penimbang berhenti di PCR Melakukan pengisian Penimbang =0kg? Penimbang ke posisi awal kosong Database Teh Keluar dan Masuk Proses Penggilingan Gambar IV.11 Flowchart Usulan Pengisian PCR

10 PCR aktif Proses gencet-kirab Apakah proses =30 menit? D Sensor konveyor mendeteksi bubuk teh Konveyor dan DIBN aktif Masih Membawa bubuk teh ke DIBN skenario proses sistem usulan. Ketika terjadi error pada stasiun kerja penggilingan, maka PLC2 akan mengirimkan data dengan tipe data integer (2 Byte) ke PLC1 agar alarm dapat menyala. Jika proses pengiriman data berhasil dilakukan, maka lampu indikator akan menyala. Proses komunikasi data antar PLC secara umum dapat dilihat pada gambar IV.13 Ya PCR berhenti Katup bawah PCR terbuka Apakah masih ada bubuk teh? D Bubuk teh dikeluarkan menuju konveyor kosong Konveyor berhenti Apakah PCR telah kosong? Waktu berhenti = 1menit? Pengayakan bubuk teh di DIBN Kosong Sudah PCR berhenti C mutu III? Bubuk teh dibawa ke ruang oksidasi DIBN berhenti lolos Mutu badag Gambar IV.14 Konfigurasi Jaringan Gambar IV.12 Flowchart Usulan Proses Gencet-Kirab di PCR Gambar IV.15 Komunikasi data antar PLC G. Pemrograman pada PLC (Programable Logic Controller) TIA (Totally Integrated Automation) adalah suatu perangkat lunak (software) yang digunakan untuk membuat program pada PLC Siemens S Pada penelitian ini, akan digunakan bahasa pemrograman ladder diagram. Gambar IV.13 Identifikasi Kebutuhan Sistem F. Konfigurasi dan Komunikasi antar PLC Konfigurasi dan komunikasi antar PLC bertujuan untuk menentukan media komunikasi yang akan digunakan, menentukan IP Address dari perangkat yang akan digunakan (PC, Wireless Router dan PLC), skenario pengiriman data dan penerimaan data antar perangkat dan jenis data yang akan dikomunikasikan. Pada skenario sistem usulan satu PLC bertugas sebagai pusat kendali dari beberapa PLC pada setiap stasiun kerja, pada penelitian ini yaitu pada stasiun kerja penggilingan. PLC1 akan mengirimkan data dengan tipe data integer (2 Byte) ke PLC2 untuk mengirimkan sinyal perintah agar sistem dimulai. Selanjutnya, PLC2 akan menerima sinyal dari PLC1 dan mulai menjalankan logika pemrograman sesuai dengan rancangan 1) Pembuatan Script program PLC Script program pada PLC dibuat berdasarkan rancangan skenario proses sistem usulan. Bahasa pemrograman yang digunakan yaitu ladder diagram. Struktur pemrograman pada software TIA (Totally Integrated Automation) Portal terdiri dari Main Block, Function (FC) dan Data Block (DB). Setiap bagian tersebut memiliki logika pemrograman yang berbeda beda. Script program dari setiap PLC yang digunakan, dirancang agar setiap PLC dapat beroperasi secara terintegrasi. Script pemrograman yang dirancang terdiri dari script sebagai logika pemrograman dari perangkat input dan output yang sudah terpasang dan script untuk melakukan komunikasi data antar PLC. 2) Script Program PLC 1 Pemrograman pada PLC 1 terdiri dari Main Block sebagai level paling tinggi pada struktur pemrograman PLC, Function dan Data Block. Function dan Data Block akan dipanggil oleh Main Block untuk di eksekusi. Function digunakan untuk

11 membuat sub program dengan tujuan untuk memudahkan programmer dalam melakukan pemrograman dan tracing ketika terjadi kesalahan dalam program. Data Block digunakan untuk melakukan fungsi fungsi tertentu yang selanjutnya akan digunakan dalam program. PLC 1 berfungsi untuk mengatur operasi setiap PLC pada stasiun kerja masing - masing, pada penelitian ini yaitu stasiun kerja penggilingan. Main Block Instance DB Global DB DB3 TRCV_C_DB DB 2 DB_RECV DB 27 DB_SEND 1_System_Control Gambar IV.19 Struktur Data Block pada PLC 2 Main Block 2_Suhu_Ruangan Alarm Manual V. ANALISIS DATA DAN SISTEM HASIL RANCANGAN A. Analisis Konfigurasi Antar PLC Gambar IV.16 Struktur Function pada PLC 1 Main Block Instance DB Global DB DB2 TSEND_C_DB DB 1 DB_SEND DB 4 DB_RECV Gambar IV.17 Struktur Data Block pada PLC 1 3) Script Program PLC 2 Pemrograman pada PLC 2 terdiri dari Main Block sebagai level paling tinggi pada struktur pemrograman PLC, Function dan Data Block. Function dan Data Block akan dipanggil oleh Main Block untuk di eksekusi. Function digunakan untuk membuat sub program dengan tujuan untuk memudahkan programmer dalam melakukan pemrograman dan tracing ketika terjadi kesalahan dalam program. Data Block digunakan untuk melakukan fungsi fungsi tertentu yang selanjutnya akan digunakan dalam program. PLC 2 berfungsi untuk mengendalikan setiap perangkat pada stasiun kerja penggilingan. Main Block 1_Kontainer OTR 2_MESIN OTR 3_CONVEYOR 4_Rotorvane 5_DIBN 6_PCR Alarm Manual Gambar IV.18 Struktur Function pada PLC 2 Gambar V.1 Konfigurasi Hardware Dua PLC Pada perancangan sistem usulan, PLC 1 berfungsi sebagai pusat pengendalian terhadap PLC 2 yang berfungsi mengoperasikan proses penggilingan. Komunikasi data antara PLC 1 dan PLC 2 dilakukan melalui media transmisi nirkabel (wireless) dengan menggunakan wireless router dan ditandai dengan kode koneksi PN/IE_1 pada program. Setiap PLC dihubungkan pada wireless router. Masing masing perangkat tersebut memiliki IP address yang spesifik. Pemilihan kelas C untuk pemberian alamat IP address disesuaikan dengan jumlah host ID yang digunakan. Dari Gambar dapat diketahui bahwa komunikasi data antar PLC telah berhasil dilakukan dan pada Tabel dapat dilihat pengalamatan tiap perangkat yang digunakan untuk membangun komunikasi antar PLC. B. Analisis Sistem Otomatisasi Berdasarkan Skenario Proses Usulan 1. Dapat melakukan pengawasan terhadap kelembaban dan suhu ruangan plant. 2. Dapat melakukan proses pengisian pada mesin OTR secara otomatis dengan mencari status mesin yang sedang tidak beroperasi 3. Dapat melakukan proses penggilingan pada mesin OTR dengan memperhitungkan kapasitas mesin 4. Dapat melakukan proses penghancuran pada mesin rotorvane (RV) dengan memperhitungkan kapasitas mesin 5. Dapat melakukan proses pengisian pada mesin PCR 6. Dapat melakukan gencet kirab pada mesin PCR 7. Dapat melakukan pencatatan daun teh yang masuk dan keluar oleh rancangan sistem otomasi

12 VI. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan Berdasarkan hasil dan analisis pengolahan data dan perancangan sistem yang telah dibuat, di dapat kesimpulan sebagai berikut: 1. Perancangan konfigurasi jaringan wireless pada PLC Siemens S telah berhasil dilakukan sehingga dapat digunakan untuk proses pengendalian dan pengawasan dengan jarak yang jauh dan tidak memungkinkan adanya pengkabelan secara fleksibel dari segi pemrograman PLC. 2. Perancangan sistem otomatisasi proses berbasis wireless pada operasi penggilingan teh hitam orthodoks di PT. ABC telah berhasil dilakukan berdasarkan skenario proses usulan sehingga terciptanya fungsi pengendalian dan pengawasan untuk proses penggilingan teh hitam di PT. ABC mulai dari pengendalian mesin mesin yang digunakan sampai pengawasan terhadap material dan kondisi plant. [5] PT. Perkebunan Nusantara VIII. (2008). Standar Operasional Prosedur Pengolahan Teh Hitam Orthodoks. [6] Sutedjo, Budi Konsep dan Perancangan Jaringan Komputer. Yogyakarta : Andi. [7] Groover, M.P. (2008). Automation, Production Systems, and Computer-Aided Manufacturing. 3 rd edition. New Jersey: Prentice Hall. [8] Wicaksono, Handy SCADA Software dengan Wonderware In Touch. Yogyakarta : Graha Ilmu. [9] Kementerian Pertanian Republik Indonesia. Perkembangan Luas Areal Perkebunan. Dipetik Februari 27, 2014, dari Kementerian Pertanian Republik Indonesia website: B. Saran Adapun saran yang diharapkan sebagai perbaikan pada perancangan sistem otomatisasi pada proses penggilingan teh hitam orthodoks adalah sebagai berikut: 1. Pada penelitian selanjutnya diharapkan adanya pengembangan penelitian pada sistem otomasi berbasis wireless dengan memanfaatkan produk wireless unit khusus otomasi sesuai dengan merk PLC yang digunakan. 2. Jika menggunakan wireless router untuk membangun komunikasi data berbasis wireless pada penelitian selanjutnya, pengaturan wireless router tidak menggunakan mode bridge. 3. Pada penelitian selanjutnya diharapkan dapat memperhatikan analisis biaya berdasarkan studi kasus penelitian sehingga dapat terlihat pengaruh dari penerapan sistem otomasi DAFTAR PUSTAKA [1] Michael Fauscette. (2013). Productivity. Dipetik Januari 9, 2014, dari Michael Fauscette website: http: // 013/02/productivity.html [2] Waqas, I., & Tornhill, N. F Wireless Communication in Process Automation: A Survey of Opportunities, Requirements, Concerns and Challenges. 1. [3] PT. Perkebunan Nusantara VI. (2013). Indonesia jadi pasar teh kualitas rendah. Dipetik Januari 9, 2014, dari PT. Perkebunan Nusantara VI website: adi.pasar.teh.kualitas.rendah [4] Pikiran Rakyat. (2013). Teh Indonesia Terancam Punah. Dipetik Februari 27, 2014, dari Jabarmedia website: