KONTROL PROTOTIPE MESIN PASTEURISASI DAN PENYIMPANAN SUSU BERBASIS PLC PASTEURIZATION AND MILK STORAGE MACHINE PROTOTYPE CONTROL BASED ON PLC Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara Di Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Oleh Fiqri Novel Zaeni NIM : 091611014 PROGRAM STUDI TEKNIK PENDINGIN DAN TATA UDARA JURUSAN TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
ABSTRAK Susu segar merupakan bahan minuman yang mempunyai kandungan gizi tinggi tetapi rentan terhadap bakteri sehingga tidak tahan lama dan mudah rusak (basi). Pemanasan atau pasteurisasi merupakan salah satu cara yang dapat ditempuh untuk mencegah kerusakan pada susu, baik dengan suhu tinggi maupun suhu rendah serta disimpan pada temperatur 4 C. Sistem kontrol efektif dan effisien serta memudahkan proses produksi sangat dibutuhkan, PLC (Programmable Logical Controller) Yokogawa FA-M3 merupakan salah satu piranti kontrol yang dapat dipergunakan untuk menunjang proses tersebut. Pemanfaatan PLC dengan metoda pemrograman Ladder diagram yang berasal dari deskripsi tabel kebenaran kontrol menggunakan software WideField 2 R4.01 yang memudahkan sistem kontrol dalam pengkabelan, maintenance ketika terjadi error serta pemantauan sistem kontrol lewat device monitor. Sistem kontrol yang diberlakukan terhadap mesin ini berupa pengontrolan on-off secara berurutan, dengan input PLC berasal dari saklar utama, saklar direct pasteurisasi, HLP, Thermostat serta Thermodisc. Kata kunci : PLC Yokogawa FA-M3, WideField 2 R4.01, Sistem Kontrol, Ladder Diagram, Mesin Pasteurisasi dan Penyimpanan Susu
ABSTRACT Fresh milk is a beverage ingredient that has a high nutrient content, but susceptible to bacteria that are perishable and easily damaged (stale). Heating or pasteurization is one way that can be taken to prevent damage for milk, either by high temperature and low temperature and stored at temperatures of 4 C. Effective and efficient control systems as well as facilitate the production process is needed, PLC (Programmable Logical Controller) Yokogawa FA-M3 is one of the control device can be used to support the process. Use of PLC with Ladder diagram programming method with widefield 2 R4.01 software facilitates the control system wiring, maintenance and monitoring in case of error control system through the device monitor. Control system applicable to this machine is on-off control in sequence, with PLC input from main switch, switch direct pasteurization, HLP, Thermostat and Thermodisc. Key Word : PLC Yokogawa FA-M3, WideField 2 R4.01, Control System, Ladder Diagram, Pasteurization and Milk Storage Machine
KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT, Pencipta dan Pemelihara alam semesta, shalawat serta salam semoga terlimpah bagi Nabi Muhammad SAW, keluarga dan para pengikutnya yang setia hingga akhir masa. Atas rahmat Allah SWT., akhirnya Penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul, Kontrol Prototipe Mesin Pasteurisasi dan Penyimpanan Susu berbasis PLC. Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Diploma III jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara Politeknik Negeri Bandung. Penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak baik secara materiil maupun moril sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu, diantaranya : 1. Orang Tua serta semua saudara terima kasih atas do a dan dukungan serta sarannya selama penulis melaksanakan perkuliahan hingga tugas akhir. 2. Bapak Ade Suryatman Margana, ST.,M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara. 3. Bapak Dr. Pratikto dan Bapak Ir. Windy Hermawan M MT. selaku pembimbing, terima kasih atas bimbingan dan arahannya sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. 4. Bapak M. Anda Falahuddin, ST.,MT., selaku koordinator tugas akhir yang telah memberikan bimbingan selama penulis menjalani penyelesaian tugas akhir. 5. Seluruh staf dosen pengajar Teknik Refrigerasi dan Tata Udara, atas semua ilmu yang telah diberikan kepada penulis. 6. Seluruh karyawan dan teknisi bengkel Teknik Refrigerasi dan Tata Udara, 7. Seluruh mahasiswa angkatan 2009 jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara yang telah memberikan dukungan dan bantuannya, terima kasih yang sebesar-besarnya khususnya untuk Elsatifiana, Khaerun serta Riffansyah sebagai partner dalam menyelesaikan tugas akhir ini yang bekerja secara profesional.
8. Terima kasih sebesarnya bagi teman teman kost, Aria, Ridho, Okky, serta Yan-yan yang telah memberikan dorongan positif, bantuan moril serta materiil selama 2 tahun. Akhirnya, penulis berharap semoga karya ini menjadi sumbangsih yang bermanfaat bagi dunia sains dan teknologi di Indonesia umunnya serta seluruh mahasiswa beserta civitas akademika Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara POLBAN khususnya. Amin. Bandung, Juli 2012 Penulis
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN..i LEMBAR DEDIKASI. ii ABSTRAK... iii ABSTRACT... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... 9x DAFTAR TABEL... 11i DAFTAR LAMPIRAN... 11ii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan... 1 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Metoda Penelitian... 2 1.5 Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI... 4 2.1 Pasteurisasi dan Penyimpanan Susu... 4 2.2 Prinsip Dasar Sistem Kontrol... 5 2.3 PLC... 7 2.4 PLC Yokogawa FA-M3... 11 2.5 Metoda Pemrograman... 12 2.6 WideField 2 R4.01... 14 BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI... 16 3.1 Perancangan... 16 3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)... 22 3.3 Perancangan Perangkat Lunak (Software)... 27 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM KONTROL... 39 4.1 Pengujian Software... 39
4.2 Pengujian Hardware... 40 4.3 Analisa Sistem Kontrol... 42 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 45 5.1 Kesimpulan... 45 5.2 Saran... 45 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Diagram Block Sistem Kontrol Open Loop... 6 Gambar 2.2. Diagram Block Sistem Kontrol Close Loop... 6 Gambar 2.3. Sketsa PLC... 7 Gambar 2.4. Proses Scan... 6 Gambar 2.5. PLC Yokogawa FA-M3... 8 Gambar 2.6. Main unit dan Sub unit PLC Yokogawa FA-M3... 9 Gambar 2.7. Skema ladder diagram... 10 Gambar 2.8. Simbol kontak NO dan NC... 13 Gambar 2.9. Simbol kondisi kerja koil... 14 Gambar 2.10. Kontak timer dan koil timer... 14 Gambar 2.11. Kontak counter dan koil counter... 14 Gambar 2.12. Software WideField 2... 14 Gambar 2.13. Diagram operasi WideField 2... 15 Gambar 3.1. Skema mesin pasteurisasi dan penyimpanan susu... 17 Gambar 3.2. Diagram blok aliran logika sistem kontrol Refrigerasi... 20 Gambar 3.3. Diagram blok aliran logika sistem kontrol Susu... 21 Gambar 3.4. Skema Sistem Kontrol... 22 Gambar 3.5. FA-M3 Power supply module... 23 Gambar 3.6. FA-M3 Power CPU module... 23 Gambar 3.7. FA-M3 I/O module... 23 Gambar 3.8. FA-M3 communication module... 24 Gambar 3.9. Thermodisc... 27 Gambar 3.10. Cara akses WideField 2... 30 Gambar 3.11. Cara membuat project WideField 2... 30 Gambar 3.12. Cara membuat project block... 31 Gambar 3.13. Setting komunikasi di WideField 2... 31 Gambar 3.14. Definisi program... 32 Gambar 3.15.Ladder diagram on/off sistem refrigerasi... 34 Gambar 3.16.Ladder diagram sistem pasteurisasi dengan preheat... 35 Gambar 3.17.Ladder diagram pasteurisasi tanpa preheat..36
Gambar 3.18. ladder diagram sistem kontrol penyimpanan susu... 37 Gambar 3.19. ladder diagram sistem kontrol pasteurisasi dan penyimpanan susu....... 38 Gambar 4.1. icon check program... 39 Gambar 4.2. hasil check error... 39 Gambar 4.3. Pengujian Hardware terhadap Software... 40
DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Input sistem kontrol... 29 Tabel 3.2. Output sistem kontrol... 29 Tabel 3.3. Tabel kebenaran start stop... 33 Tabel 3.4. Tabel kebenaran kontrol kompresor... 34 Tabel 3.5. Tabel kebenaran solenoid valve... 34 Tabel 3.6. Tabel kebenaran pasteurisasi dengan preheat... 35 Tabel 3.7. Tabel kebenaran pasteurisasi langsung... 36 Tabel 3.8.Tabel kebenaran kontrol penyimpanan susu... 37 Tabel 4.1. Tabel perbandingan Pengujian Hardware terhadap software sistem preheated...42 Tabel 4.2. Tabel perbandingan Pengujian Hardware terhadap software sistem tanpa preheated... 43
DAFTAR LAMPIRAN A. GAMBAR SISTEM B. GAMBAR PANEL MODUL PLC C. TUTORIAL WIDEFIELD R4.01 D. DATA SHEET
DAFTAR PUSTAKA Bolton, William. Instrumentation and Control Systems. United Kingdom: Elsevier, 2004. Miller and Miller. electricity and electronics for HVAC/R Graw Hill,2007. ed. New York. Mc Gaman and Sherrington.. The Science of Food Fourth Edition. New York: Butterworth Heineman, 1994. Technical information FA-M3 programming tool WideField 2 for ladder