AUTOMATIC CUP SEALER MENGGUNAKAN PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL Slamet Winardi Prodi Sistem Komputer Universitas Narotama slamet.winardi@narotama.ac.id ABSTRAK Automatic Cup Sealer yang berbasis Programmable Logic Controller (PLC). Dengan adanya suatu kontrol sistem yang canggih dan modern, sehingga dapat menghasilkan suatu hasil yang lebih cepat, efisien, baik dari segi kualitas, waktu, maupun tenaga pada proses produksi minuman dalam kemasan gelas plastik. Kami telah melakukan survey dibeberapa tempat penjualan minuman dalam kemasan gelas plastik. Kami ingin membuat Skripsi tentang Miniatur Automatic Cup Sealer secara sederhana serta software (ladder diagram) untuk PLC sebagai pendukung utamanya. Sehingga dengan demikian kita dapat mengetahui sistem kerja, menganalisa program dan cara mengatasi permasalahan yang ada pada Mesin Automatic Cup Sealer. Kata Kunci : Programmable Logic Controller (PLC), Automatic Cup Sealer, perangkat lunak 1. Latar Belakang Dewasa ini, semakin banyak tersedia produk minuman dalam kemasan, dipasaran banyak sekali ditawarkan berbagai produk minuman dalam kemasan dengan berbagai ukuran dan berbagai bentuk sesuai dengan keinginan dan kebutuhan konsumen, misal minuman dalam kemasan botol yang terbuat dari kaca, minuman dalam kemasan botol yang terbuat dari plastik, minuman dalam kemasan kaleng yang terbuat dari alumunium, minuman dalam kemasan gelas yang terbuat dari plastik. Hasil produksi minuman dalam kemasan gelas plastik dari industri rumah tangga/ industri kecil kualitas nya kurang bagus, hal tersebut dikarenakan dalam proses produksinya masih menggunakan mesin mesin manual seperti contoh : saat proses pengisian cairan dalam gelas plastik, pengisian dilakukan dengan cara menuangkan cairan secara manual dalam gelas plastik, sehingga antara gelas plastik yang satu dengan yang lain
Jurnal Monitor, Vol. 2, No. 2, Juli 2013 terkadang volume cairan nya tidak sama, saat proses packaging/ penutupan gelas, menggunakan alat pemanas plastik manual, sehingga hasil nya terkadang ada yang belum tertutup sempurna. Sehingga dalam penelitian ini akan dirancang dan dibuat alat untuk proses produksi minuman dalam kemasan gelas plastik secara otomatis, dimana alat tersebut pusat pengontrolnya menggunakan sebuah PLC (Programmable Logic Controller) tipe Keyence KV-24T, sehingga dengan alat ini diharapkan akan dapat memperbaiki proses produksi minuman dalam kemasan gelas plastik yang digunakan pada industri rumah tangga/ industri kecil. Dengan adanya Prorammable logic control (PLC) yang didalam nya terdapat timer, counter, relay dan didukung program leader diagram yang mudah dipahami juga terdapat port input output (I/O) yang dapat dihubungkan ke motor dan sensor secara mudah maka dapat dibuat suatu alat otomatis pada proses produksi minuman dalam kemasan gelas plastik. Salah satu perkembangan teknologi elektronika adalah ditemukannya PLC, yang digunakan sebagai sebuah sistem kontrol. Hampir semua peralatan yang dipakai pada industri-industri besar menggunakan sistem kontrol. Proses pencampuran cairan sampai proses pengepakan barang merupakan contoh penggunaan sistem kontrol automatis ini(murti, 2004). Static forklift 3 derajat kebebasan, mampu mengangkat dan meletakkan barang pada tempat yang susah dijangkau. Dengan PLC, alat ini lebih mudah dioperasikan(mulyasari, 2003). Pesatnya perkembangan teknologi menghasilkan berbagai penemuan dan terobosan-terobosan dalam bidang kontrol yang semakin lama semakin banyak membantu dan mempermudah pekerjaan manusia. Dengan adanya perkembangan tentang teknologi mikrokomputer, system kontrol dari sebuah alat atau piranti dari pabrik dapat dibangaun dengan menggunakan PLC (Programmable Logic Control) (Trahadhi, 2005). Dari uraian diatas, ternyata penelitian yang kami lakukan berbeda dengan penelitian sebelumnya. 2.1 Tinjauan Pustaka 2.2 Uraian Umum 38
Slamet W. : Automatic Cup Sealer Berbasis.. Penelitian dengan judul AUTOMATIC CUP SEALER MENGGUNAKAN PLC Masalah yang perlu diperhatikan adalah penggunaan PLC sebagai prosessor, masukan berupa saklar mekanis, saklar jarak, sensor proximity capasitif dan proximity induktif, keluaran berupa kontak relay yang terhubunag dengan motor-motor Dc, Solenoida, rangkaian elektronik, dan lain sebagainya. Adapun landasan teorinya sebagai berikut : 2.2.1 Conveyor Conveyor adalah suatu mesin yang didesain yang berfungsi sebagai pengangkut atau sebagai sarana untuk memudahkan membawa gelas plastic yang masih kosong untuk di proses dalam mesin, conveyor dilengkapi dengan sensor-sensor untuk dapat berhenti pada posisi yang tepat saat tahap-tahap tertentu. Conveyor ini digerakkan oleh satu buah motor yang bergerak searah. 2.2.2 Buckets Pada mesin Automatic Cup Sealer desain konveyor berupa dua buah rantai yang diletakkan sejajar dan pada sisi tengahnya dipasang suatu plat yang berlobang sesuai dengan lobang gelas plastic,fungsi dari lobang ini berguna untuk meletakkan gelas plastic yang akan melalui beberapa tahap, plat yang berlobang selanjutnya disebut Buckets. 2.2.3 Dispenser Suatu system yang digunakan untuk meletakkan gelas plastic yang masih kosong pada awal proses atau tahap pertama kita sebut dengan Dispenser, fungsi dari dispenser adalah gelas plastic yang masih kosong disusun secara vertical dengan ukuran tertentu dan diletakkan pada dispenser, pada saat mesin di start dispenser akan membagi gelas palstik yang masih kosong kedalam bucket-bucket yang tersedia dalam konveyor. 2.2.4 Filler Tempat bahan atau cairan yang akan dimasukkan kedalam gelas plastic kita sebut sebagai Filler, pada tahap ini pengisian cairan dilakukan dengan cara memompa bahan atau cairan kedalam gelas plastic yang sudah terdapat pada bucket, pada tahap ini terdapat sensor yang dapat mendeteksi ada atau tidaknya gelas plastic yang masih kosong pada bucket. Sensor tersebut berupa sensor jarak yang dapat 39
Jurnal Monitor, Vol. 2, No. 2, Juli 2013 mendeteksi adanya gelas plastic (Proximity capasitive). 2.2.5 Sealer Gelas plastic yang sudah terisi bahan atau cairan akan dibawa oleh konveyor menuju tahap Sealer. Pada tahap ini gelas plastic akan ditutup dengan lembaran plastic dan dipres oleh pemanas yang selanjutnya kita sebut sebagai sealer. Pada tahap ini sealer dilengkapi dengan heater, solenoid penekanan dan temperature control. Fugsi dari heater adalah untuk memanaskan plat penekan gelas dan memanaskan pisau pemotong plastic lembaran. Solenoid berfungsi untuk menurunkan penekan dan pemotong tepat pada bucket. Temperature control berfungsi untuk menjaga suhu agar tetap pada seting suhu tertentu. Pada tahap ini juga dilengkapi dengan sensor jarak yang dapat mendeteksi adanya gelas plastic (Proximity capasitif). 2.2.6 Roll Film Lembaran plastic yang digunakan pada tahap sealar ditempatkan pada roll yang selanjutnya kita sebut dengan Roll Film. Pada tahap ini dilengkapi dengan motor yang berguna untuk menggerakkan plastic dan dilengkapi dengan sensor jarak (Optocoupler) yang berfungsi untuk menghentikan motor saat lembaran plastic sudah tepat berada diatas buckets. 2.2.7 Struktur PLC PLC merupakan minimum sistem seperti halnya Microcontroller biasa yang terbagi 4 komponen utama yaitu : - Interface Input - Interface Output - Central Processing Unit (CPU) - Unit Memory Gambar 1. Struktur Organisasi PLC Gambar diatas menunjukkan antara tiap-tiap komponen ini. Arus informasi dalam PLC akan mengikuti jalur yang sederhana serupa yang ditunjukkan sebagai berikut : - CPU akan membaca unit memori - Memeriksa status antar muka input - Memperbarui status antar muka output. 2.2.8 PLC Keyence KV-24T 40
Slamet W. : Automatic Cup Sealer Berbasis.. Sesuai dengan majunya dunia industri, maka sejalan pula dengan perkembangan dunia pengontrollan. Dan salah satu diantara berbagai macam alat pengontrollan yang digunakan. Banyak sekali macammacam produk dari PLC yang kita jumpai di pasaran, misalnya produk Allan Bradly, Keyence, OMRON, Simens, Mistubishi, TOSHIBA dan masih banyak lagi. Dalam satu produk itu sendiri masih terdapat pula berbagai macam jenis type-typenya, sehingga dari sinilah dapat kita ketahui kualitas-kualitas dari masing-masing produk dan jenis dari PLC itu sendiri. Karena dari type-type inilah kita ketahui fasilitas-fasilitas yang telah disediakan oleh PLC tersebut. Diantara produk-produk yang telah disebutkan diatas, penulis menggunakan PLC buatan KEYENCE dengan type KV-24T dimana hal ini berarti PLC tersebut memiliki 24 input dan output (I/O). Yang dibagi dalam 16 input dan 8 output, alamat input dimulai dengan angka 000 sampai dengan 015 dan alamat output dimulai dengan 500 sampai dengan 507, semua alamat output menggunakan output type transistor. Sedangkan untuk mengetahui lebih jelas lagi mengenai fasilitasfasilitas yang lain yang dimiliki PLC jenis Keyence dapat dilihat pada lampiran. 3.1 Blok Diagram Proses penelitian untuk mengetahui system kerja mesin Automatic Cup Sealer ini dilakukan dengan membuat alat miniatur mesin daur ulang biji plastik. Alat miniatur ini memang tidak sama persis dengan system yang sebenarnya tapi system ini hanya digunakan untuk proses pembelajaran. Adapun jalannya penelitian diperlihatkan pada blok diagram dan diagram alir seperti yang dinyatakan dalam gambar 2. sensor switch PLC Motor Conveyor Solenoida Dispenser Pompa filler Solenoid Sealer Motor Roll Film Gambar 2. Blok Diagram Mesin Automatic Cup Sealer 3.1.1 Masukan/Input Terdapat dua masukan/input yaitu switch dan sensor. switch dan sensor ini nantinya memberikan masukan pada PLC sebagai system 41
Jurnal Monitor, Vol. 2, No. 2, Juli 2013 utama. switch yang digunakan disini merupakan tombol start, tombol dan sensor yang digunakan disini merupakan sensor jarak induktif (Proximity induktif) dan sensor jarak capasitif (Proximity capasitif) dan juga sensor Optocoupler. Output dari PLC Keyence KV-24T merupakan output type transistor, sehingga memerlukan relay-relay untuk dapat menggerakkan beban motor, solenoid dengan arus yang yang lebih besar. 3.1.2 Proses Unit ini merupakan bagian utama karena dalam unit ini data masukan akan di proses dan diarahkan sesuai dengan keinginan pemrogramnya. Unit ini dipengaruhi dan dikendalikan oleh programmer sebagai control dari system ini. Unit ini terdiri dari rangkaianrangkaian elektronik yang rumit dan kompleks. Saat suatu perintah diberikan ke unit ini, maka perintah itu akan diterima dan diterjemahkan, kemudian dipecahkan kedalam kode-kode tertentu dan kode-kode tersebut diteruskan kesistem lain sebagai perintah untuk melaksanakan tugas yang diterimanya. 3.1.3 Keluaran/Output Unit ini merupakan hasil yang diperoleh dari pengolahan data dari unit sebelumnya. Unit ini terdiri dari unit-unit lain yang merupakan actuator dari mesin automatic cup sealer, unit ini terdiri dari lima urutan kerja, yaitu: conveyor, dispenser, filler, sealer, roll film. Pada masing masing urutan kerja output dari PLC menggerakkan actuator untuk dapat menyelesaikan proses secara teratur. 3.2 Variabel dan Analisa Data Sebagai variable penelitian adalah proses jalannya operasi mesin Automatic cup sealer dengan dikontrol oleh PLC, variabel yang diteliti disini adalah variabel yang merupakan output dari sistem.perangkat lunak ini menggunakan fasilitas komunikasi serial yang terdapat pada modul LADDER BUILDER FOR KV Program dalam proses transfer data dari PC ke PLC. Analisa data ini tidak akan sama dengan analisa data dengan menggunakan alat yamg sebenarnya, dikarenakan keterbatasan bahan yang dipakai dan peralatan yang digunakan. 3.3 Flowchart Untuk mempermudah pembuatan perangkat lunak mesin Automatic Cup Sealer menggunakan PLC, diperlukan sebuah flowcahart untuk panduan dalam proses 42
Slamet W. : Automatic Cup Sealer Berbasis.. pembuatan program. Adapun flowchart proses mesin Automatic Cup Sealer menggunakan PLC pada penelitian ini ditunjukkan oleh gambar 3. Cara kerja mesin Automatic Cup Sealer menggunakan PLC yang terlihat pada gambar flowchart adalah Pada proses awal gelas plastik yang sudah tersedia disusun secara vertical dan diletakkan pada sebuah tempat yang telah disediakan pada system dengan nama dispenser, gelas palstik yang sudah tersedia akan turun satu-persatu secara otomatis tepat pada lobanglobang yang terdapat pada conveyor. Selanjutnya gelas yang sudah tersedia pada konveyor akan menuju pada proses kedua, pada proses ini terdapat sensor gelas plastic yang menandakan bahwa ada atau tidaknya gelas pada konveyor, jika konveyor telah terisi gelas sensor akan ON dan menggerakkan pompa pengisian bahan, dan jika konveyor belum terisi gelas plastic sensor dalan keadaan OFF dan pompa pengisian bahan tidak akan bergerak, hal ini sangat menguntungkan karena bahan tidak terbuang dan conveyor tetap bersih. start tekan tombol ON conveyor jalan sensor gelas 1 y isi bahan atau cairan sensor gelas 2 sealer y Roll film selesai Gambar 3. Flowchart Sistem 4. Hasil Penelitian Setelah perancangan dan pembuatan alat selesai maka langkah selanjutnya adalah melakukan suatu pengujian pada alat secara keseluruhan, tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui sejauh mana realisasi perangkat lunak dan perangkat keras dapat bekerja. Pengujian yang dilakukan disini meliputi perangkat keras dan perangkat lunak. Disini pengujian yang telah dilakukan terhadap perangkat keras adalah pertama-tama dengan merangkai terlebih dahulu rangkaian yang telah direncanakan. Setelah itu t t 43
Jurnal Monitor, Vol. 2, No. 2, Juli 2013 memberi rangkaian dengan tegangan yang telah ditentukan, dari sini dapat dilihat karakter dari rangkaian yang telah direncanakan. Jika rangkaian perangkat keras telah terkoneksi secara keseluruhan selanjutnya kita lakukan prosedur operasional untuk menjalankan rangkaian yang telah kita buat. Analisa yang digunakan adalah pada program Leader Diagram PLC yang digunakan untuk mengoperasikan rangkaian perangkat kerasnya. dan juga seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya bahwa PLC Keyence Type KV-24T mengunakan program Leader Builder yang dapat kita tulis lewat PC dan ditransfer dengan menggunakan serial com yang terhubung langsung dengan PLC. 4.1 Hasil Perancangan Alat Hasil dari perancangan dan pembuatan alat dari penelitian ini berupa sebuah mesin Automatic Cup Sealer, dimana sistem disini adalah suatu alat yang dapat bekerja secara otomatis pada proses produksi minuman dalam kemasan gelas plastik, system disini akan dapat memperbaiki kualitas produksi dan efisiensi waktu. Alat yang telah dibuat tidak dapat dioperasikan secara maksimal seperti layaknya sebuah mesin Automatic Cup Sealer secara nyata pada industri-industri kebanyakan, dimana pada alat ini apabila akan diterapkan pada system yang dapat bekerja maksimal, untuk mekanik harus menggunakan bahan baja tahan karat, dan untuk motormotornya menggunakan motor Ac yang dapat bekerja dengan baik. Sistem kelistrikan, sofware dan wiring PLC dapat diterapkan secara nyata, karena dalam penelitian ini penulis lebih memfokuskan perancangan sofware dan wiring kelistrikan daripada perancangan mekanik. Untuk mesin Automatic Cup Sealer yang dapat memproduksi minuman dalam kemasan plastik dengan berbagai ukuran dapat kita lakukan dengan mensetting tinggi dan rendah sensor gelas plastik tanpa harus mengganti buckets pada konveyor. Untuk mesin Automatic Cup Sealer yang dapat bekerja dengan kapasitas yang lebih besar kita dapat menambahkan Buckets, konveyor, dispenser, filler dengan yang lebih besar tanpa merubah software dan wiring pada PLC. 4.2 Pembahasan Pembahasan yang digunakan pada penelitian ini adalah analisa Ladder Diagram yang digunakan untuk 44
Slamet W. : Automatic Cup Sealer Berbasis.. mengoperasikan rangkaian hardware. PLC jenis KEYENCE KV-24T menggunakan Ladder Diagram untuk program utama. Ladder diagram ini disusun melalui perangkat komputer dengan menggunakan software yang dikeluarkan oleh KEYENCE yaitu ledder builder for KV. Dalam on-line program, komputer disambungkan ke PLC secara langsung melalui programming port, komputer link port atau network card. Saat software on-line, beberapa program yang dibuat, diedit, dimodifikasi, disimpan dalam memori PLC (RAM / EEPROM). 4.2.1 Pengujian Sofware PLC Pada Gambar 5. dapat kita lihat struktur dari diagram ladder utama dari proses mesin Automatic Cup Sealer. Dalam diagram ladder tersebut dapat diketahui proses kerja dari PLC yaitu untuk mengatur sensor-sensor, saklar dari mesin yang menjadi inputan dari PLC yang dimulai dengan agka 0000 sampai 0015 dan outputan dari PLC yaitu yang dimulai dengan angka 0500 sampai 0507. Gambar 5. ladder diagram 4.2.2 Pengujian Hardware Untuk pernagkat keras dari mesin automatic cup sealer menggunakan PLC ada beberapa rangkaian yang perlu diuji meliputi rangkaian catudaya, desaian mekanik dan peletakan sensor pada mekanik. 4.2.2.1 Rangkaian Catudaya Beberapa sumber tegangan untuk beban tersebut dapat dibangun suatu rangkaian sumber tegangan dengan inputan tegangan AC pada sisi primernya sebesar 220 V dan keluaran 45
Jurnal Monitor, Vol. 2, No. 2, Juli 2013 pada sisi sekundernya adalah sebesar 12 Vac,15Vac, dan 25Vac, dengan menggunakan Trafo penurun tegangan 5ACT. tegangan ini kemudian disearahkan oleh duah buah dioda dan lebih distabilkan dengan capasitor elektrolit, capasitor ceramic sebagai filter dan menggunakan IC regulator tegangan. Gambar 6. Rangkaian Catu Daya 4.2.2.2 Perancangan Mekanik Langkah awal dari perancangan alat adalah membuat sebuah miniature Automatic Cup sealer. Bentuk dari atau posisi letak setiap bagian mesin dari system diletakkan sesuai dengan bentuk aslinya. Bentuk dari alat simulasi Automatic Cup Sealer ditunjukkan oleh gambar 7. Gambar 7. Mekanik Cup Sealer 5.1 Kesimpulan Setelah pembuatan dan beberapa percobaan alat ini selesai dilakukan dapat diketahui bahwa : 1. Waktu yang dibutuhkan untuk proses 8 detik untuk satu gelas plastik atau 450 gelas / jam. 2. Bahan yang dapat diisikan pada tangki maksimal 15 liter. 46
Slamet W. : Automatic Cup Sealer Berbasis.. 3. Gelas plastik yang dapat diproses maksimal 100 gelas tiap satukali proses. 4. kapasitas roll film maksimal 1000 meter tiap satukali proses. 5. Hanya dapat digunakan untuk produksi gelas volume 240mL. 6. Perlu 1 Orang operator untuk proses produksi. Dengan alat Automatic Cup Sealer ini mampu untuk menggantikan alat Cup Sealer manual dan dapat mempercepat proses produksi. [6] Afgianto Eko Putra, 2002. Penapis Aktif Elektronika Teori dan Praktek. Penerbit Gava Media, Yogyakarta. [7] William Bolton, 1996. Programmable Logic Control(PLC) Sebuah pengantar. Penerbit Erlangga, Jakarta. [8] Emsatech Education Division, 2005. Programmable Logic Control (PLC) Programing and Aplication Training. Laboratory of ITATS Electronic Engineering, Surabaya. 6 Referensi [1] A.T, Shobirin,2003. Modul Praktek PLC. PT. Bukaka Teknik Utama, Bogor. [2] Petruzella, Frank.D, 2001. Elektronik Industri, Diterjemahkan oleh Sumanto, Penerbit ANDI, Yogyakarta. [3] Budiyanto, M & Wijaya, A, 2003. Pengenalan dasar-dasar PLC ( dengan contoh-contoh aplikasinya). Penerbit Gava Media, Yogyakarta. [4] Afgianto Eko Putra, 2004. PLC Konsep pemograman dan Aplikasi. Penerbit Gava Media, Yogyakarta. [5] Suhendar, 2005. Programmable Logic Control. Penerbit Graha Ilmu, Yogyakarta. 47