BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Proses pengukusan sardine yaitu proses pendistribusian uap pada exhaust box, untuk mengukus sardine. Sistem pengukusan terhadap sardine ukuran 425 gram masih kurang efektif dan efisien di kalangan industri, kurangnya efektif dan efesien yaitu pengaturan temperature dan kecepatan conveyor masih membutuhkan cara manual dengan membuka katup uap dengan bukak tutup katup uap untuk mendapatkan suhu yang diinginkan dan mempercepat dan melambatkan conveyor harus diseting manual.
Permasalahan yang ada pada sistem pengukusan sarden secara manual yaitu pada takaran uap dari ketel. Tekanan uap yang akan didistribusi kedalam exhaust box harus dikontrol terlebih dahulu agar uap dalam exhaust box dapat memenuhi target temperature yang diinginkan dan proses pengukusan dapat mencapai maksimal, sehingga memakan waktu yang lebih singkat untuk menghasilkan 1 kardus sarden 425 gram.
Temperatur uap yang dapat dikontrol menggunakan fuzzy logic dengan temperature 95 derajat celcius untuk mendapatkan tektur yang tidak berubah, rasa dan bakteri di dalam sardine dapat mati agar tidak berkembang biak di dalam sardine yang akan dipasarkan dan dikemas.
2
PLC kontrol fuzzy logic. Exhaust box yang di kontrol menggunakan PLC kontrol fuzzy logic tersebut dapat digunakan untuk produksi dan mendapatkan hasil yang maksimal sesuai keinginan. Sensor di sini digunakan sebagai adapter yang mengkompatibelkan koneksi ke PLC. Dimana, sensor tersebut biasanya sudah satu modul dengan sensor PLC yang akan digunakan.
PLC di sini digunakan sebagai server yang mengendalikan semua proses yang ingin di otomatiskan. Kontrol yang dilakukan PLC yaitu mengambil data dari setiap kondisi (input) dan memberikan perintah (out put) terhadap exhaust box perebusan sarden sebagai data inputan.
Oleh karena itu diperlukan judul “PENINGKATKAN PERFORMA EXHAUST BOX PENGUKUS SARDINE 425 gram MENGGUNAKAN PLC KONTROL FUZZY LOGIC”.
I.2 Rumusan Masalah
Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan permasalahan – permasalahan yang dapat dirumuskan untuk di selesaikan yaitu:
1. Proses perebusan sarden dengan pengaturan manual sangatlah tidak efektif dan efisien karena masih menggunakan semi otomasi belum sepenuhnya otomatis untuk pengaturan uap yang masuk ke dalam exhaust box dan kecepatan conveyor.
3
kecepatan conveyor yang di kira-kira kecepatannya. Dengan diubahnya kedalam full otomasi peforma exhaust box akan mengalami peningkatan.
I.3 Tujuan
Tujuan pembuatan perancangan desain ini untuk menghasilkan desain proses pengukusan sarden mengunakan PLC control Fuzzy Logic.
I.4 Manfaat
Manfaat dari desain sistem perebusan sarden 425 gram menggunakan PLC kontrol fuzzy logic yaitu sebagai rujukan untuk perancangan exhaust box perebusan sarden yang dapat meningkatkan produksi sarden.
I.5 Batasan Masalah
Permasalahan yang dibahas terbatas pada beberapa batasan masalah berikut ini :
1. Fulida uap mendekati stabil di dalam udara. 2. Kemasan sardine yang digunakan 425 gram.
3. Mikrokontroler sensor yang digunakan kompatibel dengan PLC. 4. Software PLC yang digunakan Tia Portal V7.
LEMBAR JUDUL
PENINGKATAN PERFORMA EXHAUST BOX
PENGUKUS SARDEN 425 gram MENGGUNAKAN
PLC KONTROL FUZZY LOGIC
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh : MOH.MA’RUF MUDOFIR
NIM : 201010120311149
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PENINGKATAN PERFORMA EXHAUST BOX
PENGUKUS SARDEN 425 gram MENGGUNAKAN
PLC KONTROL FUZZY LOGIC
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Nama : Moh.Ma’ruf Mudofir Nim : 20101012031149
Telah diperiksa, disetujui dan disahkan oleh : Dosen Pembimbing I
Budiono, S.Si, MT.
Dosen Pembimbing II
Ir.Sudarman, MT.
Mengetahui, Ketua Jurusan Mesin
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK
Jurusan : Teknik Mesin, Teknik Sipil, Teknik Elektro, Teknik Industri, D3 Elektronika, Teknik Informatika Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI
Nama : Moh.Ma’ruf Mudofir
No. Induk : 20101023011149 Bidang Keahlian : Kontrol
Judul : PENINGKATAN PERFORMA EXHAUST BOX PENGUKUS
SARDINE 425 gram MENGGUNAKAN PLC KONTROL FUZZY LOGIC
Pembimbing I : Budiono, S.Si, MT. Pembimbing II : Ir.Sudarman, MT.
NO Catatan Asistensi Paraf
Pembimbing I Pembimbing II 1 Persetujuan Judul TA
2 Konsultasi BAB I
3 ACC BAB I
4 Konsultasi BAB II
5 ACC BAB II
6 Konsultasi BAB III
7 ACC BAB III
8 Konsultasi BAB IV
9 ACC BAB IV
10 ACC BAB V
Dosen Pembimbing I
(Budiono, S.Si, MT.)
Dosen Pembimbing II
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Moh.Ma’ruf Mudofir
NIM : 2010120311149
Tempat / Tanggal Lahir : Banyuwangi, 31 Maret 1992 Fakultas / Jurusan : Teknik / Teknik Mesin
Menyatakan bahwa karya ilmiah atau skripsi ini yang berjudul
“PENINGKATAN PERFORMA EXHAUST BOX PENGUKUSAN
SARDINE 425 gram MENGGUNAKAN PLC KONTROL FUZZY LOGIC” adalah bukan karya tulis orang lain baik sebagia maupun keseluruhan kecuali dalam bentuk kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar – benarnya. Jika terbukti melanggar, penulis siap menerima sanksi akademik yang berlaku di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
Malang, 2 Juli 2014 Penulis,
ABSTRAKSI INDONESIA
Exhaustbox merupakan salah satu mesin yang terdapat pada industry
pengalengan ikan, fungsinya adalah sebagai pengukus sardine dengan sumber
uap dari boiler. Steam yang dihasilkan oleh boiler karena itu exhaustbox sangat
berperan penting untuk proses produksi pengalengan ikan karena berfungsi untuk
mengukus ikan menggunakan uap yang akan distribusikan ke dalam exhaustbox.
Akan tetapi steam yang dihasilkan oleh boiler kedalam exhaustbox seringkali
memiliki temperature diatas standart yang ditetapkan yaitu 95o C. Saat ini
exhaustbox yang terdapat pada PT.Blambangan Foodpacker Indonesia sangat
lambat untuk mengantisipasi perubahan temperatur, karena itu metode fuzzy logic
perlu diterapkan karena salah satu kelebihan metode fuzzy logic adalah respons
yang cepat.
Tujuan dari peningkatan performa dari exhaustbox ini untuk mengontrol
temperature yang di hasilkan boiler yang masuk ke dalam ruang exhaust box agar
tidak merusak kontur ikan yang sedang di kukus. Karena apabila temperature
yang masuk ke dalam exhaust box melebihi dari temperature standart akan
merusak kountur ikan dan menumbuh kembangkan bakteri yang ada pada ikan
sardine 425 gram tersebut.
ABSTRAKSI ENGLISH
Exhaustbox is one of the engines found in the fish canning industry, its
function is as a pengukus sardine with steam from the boiler. The Steam
generated by the boiler because it exhaustbox very instrumental to the production
process of canning fish because fish steaming function to use steam to be
distributed into exhaustbox. However, the steam produced by the boiler into
exhaustbox often have a temperature above the thresholds set out namely 95o c.
exhaustbox currently contained on the PT.Blambangan Foodpacker Indonesia
very slow to anticipate the temperature swings, fuzzy logic methods therefore need
to be applied because one of the advantages of methods of fuzzy logic is a fast
response.
The purpose of the improved performance of this exhaustbox to control the
temperature in the boiler produce coming into the room exhaust box so as not to
spoil the contours of the fish being broiled. Because if the temperature that mas.
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Alhamdulillah, atas limpahan rahmat serta hidayah-Nya Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurah kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW dan keluarga, sahabat, serta pengikutnya hingga akhir zaman.
Selanjutnya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak . Tugas Akhir ini dapat terwujud atas bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tuaku tercinta, yang jasa-jasa mereka tidak dapat terwakilkan dengan tulisan. Jazaahumullahu khoiron katsiiro...amien...
2. Budiono, Ssi. MT. dan Ir. Sudarman, MT. yang telah dengan sabar membimbing penulis dalam menempuh perkuliahan serta penyusunan Tugas Akhir.
3. Seluruh dosen Teknik mesin yang telah sabar membimbing penulis selama masa kuliah.
4. Kakak-kakakku yang telah memberikan dukungan selama ini.
5. Teman - Teman Teknik Mesin Angkatan 2010 terima kasih semuanya,terutama keluarga besar STE Fian, Jabbar, Amar, Indra, Ijan, Fariz, .
6. Temen-temen lab Fisika,Siencethink dan,serta kakak-kakak tingkat.
Kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan. Penulis berharap Tugas Akhir ini berguna bagi semua pihak khususnya untuk pengembangan sistem control dan automatisasi industri yang berkembang saat ini.
Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Malang, 12 April 2014
DATAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
POSTER ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI ... iv
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ... v
ABSTRAKSI INDONESIA ... vi
ABSTRAKSI ENGLISH ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DATAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
I.1 Latar Belakang ... 1
I.2 Rumusan Masalah ... 2
I.3 Tujuan Penulisan ... 3
I.4 Manfaat Penulisan ... 3
I.5 Batasan Masalah ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
II.1 Kualitas Uap Air ... 4
II.1.1 Diagram Fase ... 4
II.1.2 Proses Perubahan Fase Sistem ... 8
II.2 Exhaust Box ... 14
a. Konveyor ... 14
b. Steam Piping ... 14
c. Nozzle ... 14
d. Elektrik dan Sensor ... 15
e. PLC ... 15
II.3 Sistem Kontrol Otomatis ... 15
II.3.1 Prinsip Pengontrolan Proses ... 16
II.3.2 Sistem Kontrol Otomatis ... 17
A. Open Loop (Loop Terbuka) ... 17
B. Close Loop (Loop Tertutup) ... 18
II.3.3 Fuzzy Logic ... 19
II.4 PLC ... 20
II.4.1 Difinisi PLC ... 20
II.4.2 Konsep Progammable Logic ... 21
II.4.3 Fungsi PLC ... 22
II.4.4 Bagian-Bagian PLC ... 22
II.4.5 Pemakaian PLC ... 27
II.4.6 Operasi Pada PLC... 27
II.4.7 Keuntungan dan Kekurangan PLC ... 28
II.5 Transformasi Laplace ... 33
II.5.1 Definisi Transformasi Laplace ... 33
II.5.2 Definisi Formal ... 34
II.5.3 Sifat-sifat Transformasi Laplace ... 35
II.5.4 Linierisasi ... 36
II.5.6 Solusi Persamaan Deferensial Dengan Metode
Transformasi Laplace ... 37
II.6 Sardine... 39
II.6.1 Kaleng Sardine ... 39
II.7 Perpindahan Panas ... 40
II.7.1 Konduksi ... 40
II.7.2 Konveksi ... 40
II.7.3 Radiasi ... 41
II.8 Diagram Alir Proses Exhaust Box ... 42
BAB III METODOLOGI ... 42
III.1 Jenis Penelitian ... 42
III.2 Kebutuhan Konsumen ... 43
III.3 Lokasi dan Subjek Penelitian ... 47
III.4 Tahap-tahap Penelitian ... 47
III.5 Alternatif Solusi ... 48
III.5.1 Kontrol PLC Fuzzy Logic ... 48
III.6 Diagram Alir Proses Penelitian ... 49
III.7 Desain Instalasi Exhaust Box ... 50
BAB IV PEMBAHASAN ... 51
IV.1 Desain Exhaust Box ... 51
IV.1.1 Bahan Produk ... 51
IV.1.2 Waktu Yang Dibtuhkan Ikan Matang ... 53
IV.1.3 Debit Uap pada Exhaust Box ... 55
IV.4 Perancangan Keluaran (Defuzzifikasi) ... 63 IV.5 Penegasan (Defuzzifikasi) ... 67 IV.5.1 Mencari nilai valve dari inputan suhu ... 67 IV.5.2 Mencari valve menggunakan perhitungan manual 71 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 64 V.1 Kesimpulan ... 64 V.2 Saran ... 65
DATAR TABEL
Hal
Table.2.1 Transformasi Laplace dari Fungsi 42
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Diagaram Fasa Air 5
Gambar 2.2 Proses Perubahan Fasa dari Air 10
Gambar 2.3 Diagram Perubahan Fasa Hubungan Tv 11
Gambar 2.4 Titik Kritis Air 12
Gambar 2.5 Karakter zat pada berbagai keadaan 13
Gambar 2.6 Exhaust Box 15
Gambar 2.7 Komponen Exhaust Box 16
Gambar 2.8 Conveyor 17
Gambar 2.9 Diagram Blok Sistem Pengendalian Loop Terbuka 20
Gambar 2.10 Diagram Blok Sistem Kontrol Tertutup 21
Gambar 2.11 Perbedaan Temperatur Dalam Logika Fuzzy 22
Gambar 2.12 Layout Sistem PLC dan Koneksinya 28
Gambar 2.13 Tahap-tahap scanning 31
Gambar 2.14 Spesifik Kaleng Sardine 45
Gambar 3.1 Spesifik Exhaust Box 45
Gambar 3.2 Pipa Steam Dalam Exhaust Box 46
Gambar 3.3 Susunan Pipa Steam Dan Exhaust Box 47
Gambar 3.4 Jarak Steam dengan Conveyor dan Sardine 47
Gambar 4.1 Variabel linguistic untuk masukan suhu 58
Gambar 4.2 Diagram Blok logika kontrol Fuzzy 60
Gambar 4.3 Flowchart Logika Kontrol Fuzzy 62
Gambar 4.4 Variabel linguistic untuk keluaran 63
Gambar 4.5 Himpunan Inputan Suhu dan Sudut Valve (Fuzzifikasi) 67 Gambar 4.6 Fuzzy menentukan inputan dan outputan sesuai data 68
Gambar 4.7 Inputan Nilai Suhu 68
Gambar 4.8 Outputan Nilai Sudut Valve 69
Gambar 4.9 Logika Fuzzy Pada Rules 69
Gambar 4.10 Hasil Dari pengolahan data Fuzzy 70
DAFTAR PUSTAKA
Ardiansyah, Bagus, “Integrasi Fieldbus Pada Distributed Control System
Centum CS3000 Yokogawa”, Surabaya, 2007.
Gunterus, Frans,”Falsafah Dasar Sistem Pengendalian Proses”, Elex Media
Komputindo, Jakarta.,1994
Incropera, Frank,”Fundamental of Heat and Mass Transfer 3nd Edition”, John
Wiley & Son.Inc,1990 [4] Joko Indarto, “Rancang Bangun
Local Control Unit (LCU) Level pada Distributed Control System (DCS)”, Surabaya 2007.
Kurnia, Dedi Nazara, “Penentuan Safety Integrity Level dengan Fault Tree
Analysis untuk mengetahui Waktu keamanan proses pada
Boiler Steam Drum PT. Indonesia Power UBP Suralaya”, Surabaya, 2008.
Ogata, Katshuiko, “Teknik Kontrol Automatik I’’, Prentice Hall Inc, 1996.
Ogata, Katshuiko, “Teknik Kontrol Automatik II’’, Prentice Hall Inc, 1996.
Okorie F.C, “Fuzzy Logic Systems”, Jet Publishers Ltd, Lagos, 2008.
