JITE (Journal of Informatics and Telecommunication Engineering)

(1)

101

JITE, 6 (1) July 2022 ISSN 2549-6247 (Print) ISSN 2549-6255 (Online)

JITE (Journal of Informatics and Telecommunication Engineering)

Available online http://ojs.uma.ac.id/index.php/jite DOI : 10.31289/jite.v6i1.7235

Received: 10 May 2022 Accepted: 27 June 2022 Published: 21 July 2022

Pneumatic Brushing Machine Automation Design Based on Programmable Logic Controller (PLC)

Yosy Rahmawati1) *, Imelda Uli Vistalinas Simanjuntak1) & Dian Aprianto1) 1) Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana, Indonesia

*Coresponding Email: yosy.rahmawati@mercubuana.ac.id Abstrak

Dalam produksi alat musik PT Yamaha Music Manufacturing Asia menggunakan bahan utama kayu dengan proses produksi dan model yang sesuai dengan ketentuan perusahaan sehingga menghasilkan sebuah alat musik yang berkualitas. Dalam proses produksi alat musik, PT Yamaha Music Manufacturing Asia masih menggunakan mesin industri secara manual. Permasalahan yang terjadi setiap tahun permintaan produksi alat musik selalu meningkat, besarnya permintaan produksi tentunya harus diimbangi dengan kesiapan mesin/alat produksi yang mumpuni dikarenakan penggunaan mesin manual dalam proses produksi mengurangi efisiensi. Oleh karena itu, dalam penelitian ini penulis memberikan kontribusinya untuk membuat Pneumatic Bruhsing Machine Berbasis PLC untuk meningkatkan produktivitas perusahaan dengan mengaplikasikan mesin produksi otomatis. Perancangan sistem mesin brushing dilakukan menggunakan motor listrik 3 fasa sebagai penggerak laju konveyor dan penggerak brush, solenoid valve sebagai penggerak cylinder pneumatik dan sensor proximity sebagai pendeteksi sebuah objek (kayu) yang dikontrol menggunakan PLC omron, sebagai controller otomatis. Operator hanya meletakkan kayu di atas konveyor, lalu kayu tersebut akan dibersihkan secara otomatis oleh brush yang dikontrol dengan PLC.

Berdasarkan hasil ujian kelayakan mesin secara keseluruhan dalam proses produksi berjalan efektif ditandai dengan hasil produksi yang meningkat dan bintik-bintik pada kayu menjadi hilang. Pneumatic bekerja dengan maksimal dalam membangkitkan tekanan udara untuk menggerakan komponen mesin industry, sensor proximity sebagai pendeteksi kayu mampu mendeteksi kayu dengan jarak maksimal 8 mm, dan brush mampu membersihkan kayu dengan lebar antara 200 mm s/d 700 mm dan tebal kayu 14 mm s/d 23 mm. Implikasi dari pembuatan perangkat keras ini, mampu mengimbangi permintaan produksi alat musik dari PT Yamaha Music Manufacturing dengan kemampuan mesin produksi yang semakin canggih.

Kata kunci: Brushing Machine, Kayu, PLC, Pneumatic, Proximity Abstract

In the production of musical instruments, PT Yamaha Music Manufacturing Asia uses wood as the main material with a production process and model that is in accordance with company regulations to produce a quality musical instrument. In the process of producing musical instruments, PT Yamaha Music Manufacturing Asia still uses industrial machines manually. Problems that occur every year the demand for musical instrument production is always increasing, the amount of production demand must of course be balanced with the readiness of capable machines/production tools because the use of manual machines in the production process reduces efficiency.

Therefore, in this study the author contributes to making PLC-Based Pneumatic Brushing Machines to increase company productivity by applying automatic production machines. The design of the brushing machine system is carried out using a 3-phase electric motor as a conveyor and brush drive, a solenoid valve as a pneumatic cylinder driver, and a proximity sensor as an object detector (wood) which is controlled using an Omron PLC, as an automatic controller. The operator only puts the wood on the conveyor, then the wood will be cleaned automatically by a brush controlled by PLC. Based on the results of the feasibility test, the overall machine in the production process is running effectively marked by increased production yields and spots on the wooddisappearingr. Pneumatic works optimally in generating air pressure to move industrial engine components, proximity sensors as wood detect cane to detect wood with a maximum distance of 8 mm, and brushes are clean wood with a width of between 200 mm to 700 mm and a wood thickness of 14 mm to 700 mm. d 23mm. The implications manufacture of this hardware implantable to keep pace with the demand for musical instrument production from PT Yamaha Music Manufacturing with the ability of increasingly sophisticated production machines.

Keywords: Brushing Machine, PLC, Pneumatic, Proximity, Wood

How To Cite: Rahmawati, Y., Simanjuntak, I. U., & Aprianto, D. (2022). Pneumatic Brushing Machine Automation Design Based on Programmable Logic Controller (PLC). JITE (Journal of Informatics and Telecommunication Engineering), 6(1), 101-112.

(2)

102

I. PENDAHULUAN

Di Indonesia, PT. Yamaha Music Manufacturing Asia. Saat membuat piano, PT. YMMA menggunakan material utama berupa kayu dan menggunakan proses dan model manufaktur regulasi untuk menghasilkan piano berkualitas tinggi. Proses pembuatan alat dengan PT. YMMA masih banyak menggunakan mesin industri secara manual, yang diiringi dengan meningkatnya permintaan produksi alat musik setiap tahuunnya. Besarnya permintaan produksi tentunya harus diimbangi dengan kesiapan mesin produksi yang handal dalam menghasilkan produk yang berkualitas. Salah satu kerugian terbesar di industri manufaktur saat ini yaitu banyaknya waktu terbuang/lost time dari peralatan produksi manual yang dikerjakan oleh manusia. Penangguhan bisnis terkadang wajib bagi para pebisnis, seperti perusahaan manufaktur mungkin perlu menghentikan layanan atau proses produksi untuk melakukan pemeliharaan, atau meningkatkan kinerja mesin yang ada untuk meningkatkan kinerja bisnis. Ini berbahaya jika terjadi kegagalan yang tidak direncanakan, dikenal sebagai waktu henti (downtime). Ada banyak faktor yang dapat menyebabkan downtime perusahaan manufaktur, namun dapat diatasi dengan menerapkan sistem manufaktur yang fleksibel dan hemat biaya. Waktu henti dapat merugikan bisnis miliaran dolar setiap tahun. Menurut sebuah laporan perusahaan, perusahaan IT bisa kehilangan sebanyak $84.000 hingga

$108.000 per jam selama downtime. Jumlah kerugian yang sama juga terjadi di pabrikan.

Beberapa penelitian pendukung juga melakukan automasi menggunakan PLC. Ris Ardianto, dkk pada tahun 2021merancang sistem Pengisian dan Penutup Botol Otomatis Berdasarkan Tinggi Botol Berbasis Programmable Logic Controller (PLC). Sistem ini dapat mendeteksi objek dengan jarak maksimal 8 mm. Kesalahan terjadi karena merupakan sistem pengisian dan penutupan botol otomatis berdasarkan ketinggian botol di konveyor dan menggunakan basis pengatur waktu sebagai batas pengukuran titik penuh untuk botol(Ardianto et al., 2021). Selanjutnya Irfan Nur Rosi, dkk pada tahun 2017, merancang Alat Pembuat Minuman Kopi Otomatis Menggunakan Konveyor dengan menggunakan sensor LDR (Light Dependent Resistor). Pancaran sinar laser sebagai pendeteksi keberadaan gelas. Namun, sistem ini memiliki batasan bahwa hanya satu cangkir yang digunakan untuk menyeduh kopi. Untuk beralih ke cangkir berikutnya, Anda harus menunggu terlebih dahulu hingga kopi di cangkir 1 siap. Hal ini mengurangi efisiensi waktu produksi kopi ketika ada banyak pesanan(Irfan Nur Rosi, 2017). Penelitian berbasis PLC juga sudah menjadi tren, karena dapat di aplikasikan dalam mesin-mesin pabrik lainnya seperti Sistem Autocorrection (Pengoreksi-Otomatis) kendali berbasis PLC (Programmable Logic Controller) untuk mengatasi overlap pada sistem packaging(Saputra et al., 2017), sistem kendali kelistrikan cerdas pada beberapa peralatan rumah tinggal dengan menggunakan PLC(Saputra et al., 2017).

Kemudian Indah Chaerunnisa, dkk pada tahun 2018, menerapkan PLC Pada Alat Pengisian Air Minum Otomatis. Alat ini memiliki dua sistem operasi, sistem otomatis dan sistem manual. Sistem mobil menggunakan sensor untuk menghidupkan dan mematikan sirkuit secara otomatis. Sistem manual, di sisi lain, menggunakan dua tombol yang digunakan untuk menghidupkan konveyor dan katup solenoid. Saat pembotolan air minum, alat ini menggunakan timebase sebagai batas pengukuran. Namun, timer base yang digunakan tidak bekerja secara maksimal karena ada botol yang “kurang” atau “lebih” saat menuangkan air(Indah Chaerunnisa, 208 C.E.). Berdasarkan latar belakang masalah di atas dan seiring dengan perkembangan penelitian teknologi PLC maka penelitian ini bertujuan melakukan rancang bangun otomatisasi mesin brushing pneumatic berbasis PLC menggunakan sensor proximity sebagai pendeteksi sebuah objek kayu dan PLC sebagai pengendali proses. Penulis memberikan kontribusinya untuk membuat Pneumatic Bruhsing Machine Berbasis PLC untuk meningkatkan produktivitas perusahaan dengan mengaplikasikan mesin produksi otomatis menggantikan penggunaan mesin manual yang digunakan oleh pihak produsen.

Sistem otomatis ini bekerja dengan inputan berupa sebuah kayu yang digerakkan oleh konveyor kemudian dilakukan proses pembersihan kayu oleh sikat yang digerakkan oleh motor. Jika selector switch dan push button dalam posisi auto dan bernilai hight, maka PLC akan memproses data kemudian mengaktifkan kedua motor konveyor termasuk keempat motor sikat. Selanjutnya, ketika kayu diletakkan dan terdeteksi oleh sensor proximity dan bernilai hight, maka PLC akan memproses data dan mengaktifkan keempat solenoid valve, lalu menggerakkan keempat silinder pneumatic dan kayu akan tertahan oleh rol yang turun dan sikat pun akan turun ke bawah untuk membersihkan kayu bagian atas.

Kemudian, sikat bawah akan naik dan membersihkan kayu bagian bawah setelah itu kayu akan melewati proses pembersihan kedua sisi kayu lalu kayu melaju menuju konveyor ke-2 dan sensor proximity ke-2 mendeteksi objek maka PLC akan menonaktifkan keempat solenoid valve dan rol akan naik ke posisi semula. Proses ini akan berlangsung terus menerus dan akan berhenti jika tombol stop atau emergency stop ditekan. Diharapkan melalui sistem PLC ini, peningkatan produktifitas dapat terjadi untung

(3)

103

mengurangi kerugian akibat waktu terbuang/lost time dari peralatan produksi manual yang dikerjakan oleh manusia.

II. STUDI PUSTAKA A. Tinjauan Pustaka

Penelitian Ris Ardianto, dkk pada tahun 2021 melakukan Rancang Bangun Sistem Pengisian dan Penutup Botol Otomatis Berdasarkan Tinggi Botol Berbasis Programmable Logic Controller (PLC). Sistem ini hanya dapat mendeteksi objek dengan jarak maksimal 8 mm. Jika melebihi 8mm, sensor tidak dapat mendeteksi objek/objek tidak akan ditampilkan. Kesalahan dapat terjadi karena merupakan sistem pengisian dan penutupan botol otomatis berdasarkan ketinggian botol di konveyor dan menggunakan basis pengatur waktu sebagai batas pengukuran titik penuh untuk botol(Ris Ardianto, 2021). Irfan Nur Rosi, dkk pada tahun 2017, peneliti melakukan Rancang Bangun Alat Pembuat Minuman Kopi Otomatis Menggunakan Konveyor dengan menggunakan sensor LDR (Light Dependent Resistor) yang dipancarkan sinar laser sebagai pendeteksi keberadaan gelas. Namun, sistem ini memiliki batasan bahwa hanya satu cangkir yang digunakan untuk menyeduh kopi. Untuk beralih ke cangkir berikutnya, Anda harus menunggu terlebih dahulu hingga kopi di cangkir 1 siap. Hal ini mengurangi efisiensi waktu produksi kopi ketika ada banyak pesanan(Irfan Nur Rosi, 2017).

Selanjutnya, Indah Chaerunnisa, dkk pada tahun 2018, peneliti mengaplikasikan PLC Pada Alat Pengisian Air Minum Otomatis. Alat ini memiliki dua sistem operasi, sistem otomatis dan sistem manual.

Sistem mobil menggunakan sensor untuk menghidupkan dan mematikan sirkuit secara otomatis. Sistem manual, di sisi lain, menggunakan dua tombol yang digunakan untuk menghidupkan konveyor dan katup solenoid. Saat pembotolan air minum, alat ini menggunakan timebase sebagai batas pengukuran. Namun, timer base yang digunakan tidak bekerja secara maksimal karena ada botol yang “kurang” atau “lebih” saat menuangkan air(Chaerunnisa et al., 2018). Lalu, Turmahun dkk juga merancang alat pemisah benda logam dan non logam menggunakan elektro pneumatic(Turmahun et al., 2017). Begitu juga, Kelaginamane & R (2015) mendesain dan memfabrikasi mesin pelubang logam lembaran otomatis yang dikendalikan oleh Programmable Logic Controller (PLC). Dengan mengotomatiskan sistem punching berhasil meningkatkan keselamatan pekerja, mengurangi waktu tunggu manufaktur(Kelaginamane & R, 2015), dan lain- lain(Hudedmani et al., 2017).

Dalam penelitian yang dilakukan oleh Arief Goeritno dkk (2020) dengan merancang dan membangun prototipe sistem control berbasis PLC Mitsubishi FX1N-24MR untuk pengoperasian miniature penyortiran material. Indikator keberhasilan kinerja sistem berupa keakuratan pembacaan pulse dari proximity switch berdampak pada perhitungan counter sebagai perintah untuk mengaktifkan pneumatic cylinder unit saat penyortiran dan ketepatan waktu penyortiran(Arief Goeritno, 2020). Selanjutnya, Turhamun dkk (2017) melakukan rancang bangun pemisah benda logam menggunakan elektro pneumatic, sensor inductive proximity sebagai pendeteksi logam dan capacitive proximity sebegai pendeteksi bukan logam mampu bekerja secara efektif dengan error yang kecil(Turhamun, Azhar, 2017). Kemudian, Reza Hadi Cahyono dkk (2021) melakukan desain dan analisa simulasi mesin pneumatic conveying untuk memindahkan biji jagung dengan kapasitas 200 kg/jam dalam suatu aliran fluida. Hasil perancangan pada komponen rangka penopang pipa ini dikatakan aman, ketika hasil simulasi tegangn von mises sebesar 443,003 Mpa, displacement sebesar 125,108 mm, dan menggunakan safety factor sebesar 15 ul(Reza Hadi Cahyono, 2021).

B. Programmable Logic Controller (PLC)

PLC adalah alat yang digunakan untuk mengontrol suatu proses pada mesin industri. Prinsip kerja PLC yaitu menerima masukan dari perangkat masukan (input device) berupa push button, sensor, dll(Menara Ilmu UGM, 2019). Lalu, Central Processing Unit (CPU) akan memproses input yang masuk untuk mengaktifkan keluaran (output device) berupa motor, solenoid valve, dll sesuai dengan program yang telah dibuat. Oleh karena itu PLC harus dibuat program terlebih dahulu sebelum digunakan, program dibuat dahulu pada device programming PC ataupun console, program yang telah dibuat akan ditransfer pada PLC yang kemudian akan tersimpan pada memori PLC(Widharma et al., 2021). PLC dapat bekerja pada proses yang berkesinambungan berdasarkan variabel input dan mengambil keputusan berdasarkan keinginan yang diprogramkan sehingga nilai output tetap terkendali, PLC adalah "komputer khusus" untuk aplikasi industri, untuk memantau proses dan menggantikan kontrol terprogram dan memiliki bahasa pemrograman sendiri. Namun, PLC tidak seperti perangkat komputer karena dirancang untuk dipasang

(4)

104

dan dipelihara oleh teknisi industri dan ahli listrik yang tidak perlu sangat terampil dalam elektronik dan memberikan kemampuan untuk kontrol Fleksibel berdasarkan eksekusi instruksi logis(Widharma et al., 2020).

C. Sensor Proximity

Sensor proximity atau sensor jarak, adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi keberadaan objek terdekat tanpa kontak fisik. Sensor jarak juga dapat dikatakan sebagai perangkat yang dapat mengubah informasi tentang pergerakan dan keberadaan suatu objek menjadi sinyal listrik. Sensor jarak banyak digunakan untuk mendeteksi keberadaan, kedekatan, posisi, dan jumlah mesin otomatis dan sistem manufaktur(Widharma et al., 2020). Mesin yang menggunakan sensor proximity ini antara lain mesin pengemas, mesin produksi, mesin cetak, mesin cetak plastik, mesin pengolah logam, dan mesin pengolah makanan. Sensor jarak dapat diklasifikasikan menjadi empat jenis: sensor jarak induktif, sensor jarak kapasitif, sensor jarak ultrasonik, dan sensor fotolistrik(Kho, 2022). Sensor jarak ultrasonik atau sensor jarak ultrasonik adalah sensor jarak yang menggunakan prinsip operasi yang sama seperti radar dan sonar. Artinya, ia menghasilkan frekuensi tinggi, memantulkan objek yang mendekat, dan kemudian menganalisis gema yang diterima. Sensor jarak ultrasonik ini menghitung waktu antara pengiriman dan penerimaan sinyal untuk menentukan jarak objek yang dimaksud. Prinsip kerja sensor ini adalah transmitter mengirimkan seberkas gelombang ultrasonik, lalu diukur waktu yang dibutuhkan hingga datangnya pantulan dari objek. Biasanya digunakan untuk mendeteksi keberadaan suatu objek dan mengukur jarak objek dalam proses otomatisasi pabrik(Saragih & Bancin, 2020). Sensor proximity memiliki kemampuan memancarkan medan elektromagnetik atau sinar radiasi elektromagnetik (misalnya inframerah) dan mendeteksi adanya perubahan bidang dengan mengembalikan sinyal(Pawenary, 2019).

D. Pneumatic

Pneumatic adalah sebuah sistem penggerak yang memanfaatkan tekanan udara sebagai tenaga penggeraknya. Jadi, secara sederhana pneumatic adalah tekanan udara yang dinaikkan oleh kompresor udara, sehingga mampu menggerakkan alatalat industri(Ashar et al., 2016). Tekanan udara tersebut akan menggerakkan sebuah cylinder kerja yang mengubah tenaga/tekanan udara tersebut menjadi tenaga mekanik (gerakan maju mundur pada cyilinder). Cara kerja sistem pneumatic adalah kompresor menghidupkan penggerak awal (motor listrik). Lalu udara akan menyedot dan ditekan menuju tangki penampung udara sampai beberapa bar. Mendistribusikan udara terkompresi ke sistem pneumatic membutuhkan beberapa komponen seperti filter, katup penutup, dan pengatur tekanan(Andi, 2018).

III. METODE PENELITIAN A. Alur Penelitian

Proses penelitian diawali dengan observasi lapangan dan pengumpulan data. Kegiatan ini dilakukan untuk mengambil data sebagai acuan dalam perancangan mesin yang merupakan solusi untuk memecahkan permasalahan yang ada di tempat penelitian. Kedua, pencarian referensi dilakukan sebagai bantuan dalam desain otomatisasi mesin brushing pneumatic. Ketiga, menentukan kriteria dan konsep desain dari hasil observasi lapangan yang telah ditransmisikan dan diskusi yang dilakukan sebelum konsep desain ditentukan, setelah itu dapat ditentukan kriterianya. Kriteria desain tersebut seperti penggerak konveyor menggunakan rantai dan sprocket yang disalurkan oleh motor 3 fasa, proses abrasif dilakukan pada semua bagian kayu yaitu bagian atas, bawah, kanan dan kiri, dan kepecatan laju konveyor yaitu 32 Rasio Per Minutes (RPM). Selanjutnya, membuat ptototype perancangan menggunakan perangkat lunak yang bernama autodesk inventor, kemudian mengajukan hasil prototype perancangan kepada manager engineering agar disetujui dan mesin bisa dipabrikasi. Langkah terakhir, hasil pabrikasi akan diuji kelayakan mesin berdasarkan fungsinya. Secara detail, alur penelitian digambarkan pada Gambar 1 di bawah ini.

(5)

105

Gambar 1. Alur Penelitian

B. Tahapan Pembuatan Mesin Brushing Pneumatic

Pembuatan konveyor sebagai suatu alat yang akan dikendalikan (output), rangkaian pengendali yaitu catu daya, dan sensor terpasang sebagai alat pengendali (input), serta pemasangan PLC sebagai pemroses. Bagian awal pembuatan konveyor dimulai dari perancangan menggunakan sebuah perangkat lunak bernama autodesk inventor, kemudian dilanjut proses mekanikal pembuatan konveyor. Semua komponen dan catu daya dirakit menjadi rangkaian pengendali konveyor sesuai yang telah direncanakan.

Langkah selanjutnya yaitu pembuatan program kendali berupa pemrograman PLC yang akan membuat rangkaian bisa bekerja secara otomatis. Terakhir, rangkaian yang telah selesai dikerjakan diuji apakah dapat bekerja sesuai dengan rancangan yang diinginkan.

C. Alur Sistem Kontrol Otomatis Mesin Brushing Pneumatic

Jika tombol start auto ditekan dan selector switch diputar ke mode auto, maka motor konveyor 1 dan konveyor 2 serta 4 motor sikat akan aktif. Kayu ditaruh pada konveyor pendek, maka sensor proximity akan mendeteksi kayu tersebut dan solenoid valve akan aktif menggerakkan 5 buah pneumatic, 3 rol pressing akan turun dan sikat atas akan turun serta sikat bawah akan naik. Namun, apabila belum menyentuh sensor proximity, maka solenoid valve tidak akan bekerja hingga menyentuh sensor tersebut dengan jarak maksimum 8 mm. Setelah itu, konveyor pendek bergerak memindahkan kayu menuju rol pressing, sehingga laju kayu menjadi lebih lambat. Kemudian, kayu melewati proses penghalusan permukaan atas, bawah, kanan, kiri dan melewati rol pressing. Proses tersebut akan berlanjut secara terus menerus sampai tombol stop auto atau emergency stop ditekan. Pada Gambar 2 di bawah ini menunjukkan alur sistem kontrol otomatis medin brushing pneumatic.

(6)

106

Gambar 2. Alur Sistem Kontrol Otomatis Mesin Brushing Pneumatic

D. Perancangan Mesin Brushing Pneumatic – Autodesk Inventor

Perancangan 3D mesin brushing pneumatic untuk keperluan abrasif kayu menggunakan perangkat lunak autodesk inventor dapat dilihat pada Gambar 3 (a) di bawah ini. Terdapat konveyor kecil diletakkan pada tahap dasar, di mana konveyor tersebut digerakkan oleh motor induksi 3 fasa dan ditambah gear box 1:10 untuk meningkatkan torsi. Lalu, terdapat chain dan sprocket yang berfungsi mendistribusikan gerak dari motor induksi menuju roller untuk menggerakan belt pada konveyor. Gambar 3(b) merupakan rangka untuk proses brushing di mana terdapat pneumatic untuk naik turun rol penahan kayu dan sikat. Di mana sikat dgerakkan oleh motor induksi 3 fasa dan ada tambahan 2 gearbox, kemudian ada handle untuk mengatur lebar kayu yang akan diproses. Pada Gambar 3(c) merupakan konveyor panjang yang diletakkan pada bagian terakhir, seperti pada konveyor pendek, konveyor panjang ini digerakkan oleh motor induksi 3 fasa dan ditambah gear box 1:10 untuk meningkatkan torsi, lalu ada chain dan sprocket yang berfungsi mendistribusikan gerak dari motor induksi menuju roller untuk menggerakkan belt pada konveyor.

Gambar 3(d) di bawah ini merupakan hasil perakitan seluruh meja konveyor dan kerangka brushing.

Ketika inputan kayu terdeteksi oleh sensor proximity, maka solenoid valve akan aktif dan pneumatic akan bekerja, kemudian ketika kayu telah melewati sensor proximity kedua, maka pneumatic akan naik dan kembali pada posisi awal.

(7)

107

Gambar 3 Perancangan Mesin Brushing Pneumatic (a) Konveyor Pendek (b) Frame Brushing (c) Konveyor Panjang (d) Main Assembly Konveyor Brushing

(a)

(b)

(c)

(d)

(8)

108

E. Rangkaian Pengendali Konveyor

Rangkaian kontrol adalah rangkaian yang berfungsi sebagai pengontrol konveyor sekaligus sebagai bagian dari perangkat keras masukan (input device), rangkaian kendali terdiri dari (1) catu daya, (2) sensor proximity, (3) tombol start dan stop, (4) PLC dan (5) Selektor. Gambar 4 menggambarkan rangkaian kontrol konveyor. Setelah rangkaian pengendali terpasang, maka selanjutnya menghubungkan semua rangkaian tersebut satu dengan lainnya dengan cara pengkabelan yaitu (1) menghubungkan sumber tegangan 3 fasa pln dengan NFB, kontaktor, TOR sebagai pengaman beban lebih dan inverter sebagai pengaturan frekuensi motor. (2) menghubungkan NFB dengan trafo step down yang berfungsi untuk mengubah tegangan 380 VAC menjadi 220 VAC yang berfungsi untuk memberikan tegangan pada power supply dan PLC.

Gambar 4. Rangkaian Pengendali Konveyor

Gambar 5 merupakan sistem pengkabelan yang terdiri dari stop, start, selector dan emergency push button sebagai pengontrol kontrol yang terhubung dengan input pada PLC. Selain itu, terdapat dua sensor proximity yang terhubung dengan input PLC sebagai pendeteksi objek yang datanya akan diproses lebih lanjut dalam program PLC, sedangkan conveyor dihubungkan dengan output yang dikendalikan oleh PLC.

Pada kontrol panel mesin brushing terdapat pilot lamp sebagai indikator untuk mengetahui apakah ada aliran listrik yang masuk pada panel tersebut. Sebagai contoh bila sumber tegangan 3 fasa sudah terhubung maka maka pilot lamp atas warna merah, kuning dan hijau menyala. Serta semua pilot lamp berwarna merah semua menyala yang menandakan proses wiring sudah berhasil dan mesin siap dioperasikan.

Gambar 5. Pengkabelan

PLC mendapatkan sumber tegangan 220 VAC dihubungkan pada simbol L1 dan L2 0 VAC, lalu common diberikan tegangan oleh power supply sebesar 24 VDC. Kemudian input 00 digambarkan sebagai tombol emergency stop 01 digambarkan sebagai selektor switch, dan input 02 sampai 03 digambarkan

(9)

109

sebagai push button serta input 04 dan 05 digambarkan sebagai sensor proximity. Simbol sumber (+) PLC dihubungkan pada tegangan 24 VDC power supply dan sumber (–) PLC pada tegangan 0 VDC serta common PLC dihubungkan pada tegangan 220 VAC karena output yang digunakan seperti motor ac dan solenoid valve membutuhkan sumber tegangan AC. Dalam hal ini apabila kita menggunakan selenoid valve dengan tegangan kerja arus DC, kita bisa memberikan tegangan kerja DC pada common output. Dengan kata lain, output dari PLC tergantung dari common (com) itu sendiri. Sebagai contoh, jika diberikan tegangan 220 VAC pada (com) maka tegangan output dari PLC adalah 220 VAC dan jika diberikan tegangan DC katakanlah 24 VDC, maka tegangan keluaran dari output juga akan bertegangan DC 24V. Hal ini juga berlaku pada output lainnya (00, 01, 02, dst).

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Setelah melewati tahap perancangan/desain menggunakan perangkat lunak autodesk inventor, dilanjutkan proses pabrikasi dengan merakit satu persatu komponen penyusunnya yang berfungsi sebagai kesatuan sistem untuk mempermudah proses pembersihan bintik-bintik kayu pada proses manufaktur dan mampu meningkatkan produktifitas. Gambar 6 merupakan bentuk fisik dari hasil pabrikasi mesin brushing pneumatic.

Gambar 6. Hasil Pabrikasi Mesin Brushing Pneumatic

A. Pengujian Catu Daya

Pada setiap rangkaian elektronik pasti akan membutuhkan sumber tegangan atau catu daya. Mesin brushing pneumatic yang dibuat ini membutuhkan catu daya dengan tegangan DC 24 Volt, catu daya memakai Power Supply Omron S8FS, untuk gambar rangkaian catu daya bisa dilihat pada Gambar 8 di bawah ini. Pada rangkaian catu daya terdapat tegangan listrik masukan sebanyak 220 volt AC, lalu tegangan tersebut diturunkan oleh trafo step down 27 volt. Setelah daya diturunkan oleh trafo, output dari transistor masih berupa arus bolak balik. Selanjutnya, rangkaian rectifier (penyearah gelombang) yang terdiri dari dua buah dioda menggunakan arus sebanyak 3A berfungsi untuk mengganti arus AC sebagai DC. Kemudian, melewati kapasitor yang berjenis elektrolit atau ELCO (Electrolyte Capacitor) yang berfungsi untuk meratakan frekuensi arus yang keluar berdasarkan rectifier. Melalui rangkaian voltage regulator yang terdiri dari IC Regulator 7824 dan transistor membuat tegangan dan arus DC permanen dan stabil. Hasil pengukuran tegangan input dan tegangan output catu daya dapat ditinjau dalam Tabel 1 di bawah ini.

(10)

110

Tabel 1. Hasil Pengukuran Tegangan Input dan Output Catu Daya Parameter Standar Nilai Tegangan Pengukuran AVO Meter

Tegangan Input AC 220 Volt 226,8 Volt

Tegangan Output DC 24 Volt 24,14 Volt

Pada saat melakukan pengujian ini diberikan tegangan masukan pada catu daya sebesar 226,8 VAC dan menghasilkan tegangan keluaran 24,14 VDC. Terdapat selisih tegangan masukan 6,8 VAC dengan tegangan maksimumnya adalah 240 VAC. Pada tegangan keluaran terdapat selisih 0,14 VDC dengan tegangan maksimum sensor adalah 30 VDC. Maka dapat disimpulkan bahwa tegangan tidak melebihi ambang batas masukan input 240 VAC dan output 30 VDC sehingga tidak menyebabkan kerusakan pada komponen.

B. Pengujian PLC

Pengujian terhadap PLC bisa dilakukan menggunakan beberapa tahapan yaitu (1) transfer program yang sudah dibuat dari personal komputer ke PLC, (2) pengamatan terhadap lampu indikator ERR/ALM dalam PLC & (3) pengujian program dan konfigurasi input dan output PLC. Hasil pengujian PLC bisa ditinjau dalam Tabel 2 dan Tabel 3 di bawah ini.

Tabel 2. Hasil Pengujian Input PLC

No. Alamat Input Nama Perangkat Standar Aktual

1 0.00 Tombol Emergency

Stop

Indikator input menyala

Indikator input menyala 2 0.01 Selektor Switch Auto Indikator

input menyala

3 0.02 Tombol Start Auto Indikator

input menyala

4 0.03 Tombol Stop Auto Indikator

input menyala

5 0.04 Tombol Start Motor

Brush Atas

6 0.05 Tombol Stop Motor

Brush Atas

Brush Bawah

Brush Kanan

Indikator input menyala 11 0.10 Tombol Start Motor

Brush Kiri

Indikator input menyala 13 1.00 Tombol Start Motor

Konveyor Kecil

(11)

111

No. Alamat Input Nama Perangkat Standar Aktual

15 1.02 Tombol Start Motor Konveyor Panjang

Konveyor Panjang

17 1.04 Sensor Proximity Indikator

input menyala

18 1.05 Sensor Proximity Indikator

input menyala

Tabel 3. Hasil Pengujian Output PLC

No. Alamat Output Nama Perangkat Standar Aktual

1 100.00 Motor Brush Atas Indikator

output menyala

Indikator output menyala 2 100.01 Motor Brush Bawah Indikator

output menyala

Indikator output menyala 3 100.02 Motor Brush Kanan Indikator

output menyala

Indikator output menyala

4 100.03 Motor Brush Kiri Indikator

output menyala

5 100.04 Motor Konveyor

Pendek

6 100.05 Motor Konveyor

Panjang

7 100.06 Solenoid Valve Indikator

output menyala

Berdasarkan hasil pengujian pada Tabel 2 dan Tabel 3 secara keseluruhan mesin brushing bekerja dengan baik yaitu program kontrol yang dibuat dengan PLC dapat berfungsi sesuai deskripsi kerja yang sudah ditentukan dan cukup efektif dalam menghaluskan bintik yang ada pada permukaan kayu, kemudian untuk proses produksi tidak dilakukan perhitungan durasi berapa lama waktu yang dibutuhkan selama proses berlangsung selama 1 cycle karena waktu produksi tidak menjadi prioritas utama pada awal percobaan mesin dan yang menjadi target awal yaitu kualitas hasil produksi oleh karena itu hanya dilakukan pengujian berdasarkan hasil kualitas saja apabila kualitas yang dihasilkan tidak sesuai maka akan terjadi proses pengulangan item tersebut sampai mendapatkan hasil kualitas yang sesuai yaitu semua permukaan kayu menjadi halus dan bintik-bintik menjadi hilang.

V. SIMPULAN

Sesuai dengan hasil perancangan yang sudah dilakukan, maka bisa diambil beberapa kesimpulan yakni perancangan sistem mesin brushing dilakukan menggunakan motor listrik 3 fasa sebagai penggerak laju konveyor dan penggerak brush, solenoid valve sebagai penggerak cylinder pneumatik dan sensor proximity sebagai pendeteksi sebuah objek (kayu) yang dikontrol menggunakan PLC omron, sebagai controller otomatis. Lalu, sensor proximity sebagai pendeteksi kayu bekerja dengan baik dan dapat membaca objek (kayu) dengan jarak maksimal 8 mm, brushing mampu membersihkan kayu dengan lebar antara 200 mm sampai 700 mm dan tebal antara 14 mm sampai 23 mm secara efektif, lalu brushing akan mengalami error jika lebar melebihi ukuran 700 mm dan tebal melebihi 23 mm. Pada penelitian yang telah dilakukan masih dapat dikembangkan dan disempurnakan lebih lanjut, disarankan pemakaian photosensor sebagai pengganti sensor proximity agar jarak deteksi objek bisa menjadi lebih jauh dan penambahan inverter pada motor konveyor agar kecepatan motor bisa diubah-ubah.

(12)

112

DAFTAR PUSTAKA

Andi, A. (2018). Sistem Pneumatik.

Ardianto, R., Arifin, B., & Budisusila, E. N. (2021). Rancang Bangun Sistem Pengisian dan Penutup Botol Otomatis Berdasarkan Tinggi Botol Berbasis Programmable Logic Controller. Jurnal Teknik Elektro Dan Vokasional, 7(1), 114–127. https://doi.org/https://doi.org/10.24036/jtev.v7i1.112194

Arief Goeritno. (2020). Rancang-Bangun Prototipe Sistem Kontrol Berbasis Programmable Logic Controller untuk Pengoperasian Miniatur Penyortiran Material. Jurnal Rekayasa Elektrika, 16(3).

https://pdfs.semanticscholar.org/d764/6e965438083ad7f46c72503ba8944cb2095a.pdf

Ashar, V. I., Ramadhan, A. B., & Anzip, A. (2016). Penyempurnaan Mesin Presscarang Mas Apel Kapasitas 9 Biji/Siklus Dengan Sistem Pneumatik (Vol. 4).

Chaerunnisa, I., Mulia, S. B., & Eriyadi, M. (2018). Aplikasi Plc Pada Alat Pengisian Air Minum Otomatis.

Jurnal Elektra, 3(2), 61–68.

Hudedmani, M. G., Umayal, R. M., Kabberalli, S. K., & Hittalamani, R. (2017). Programmable Logic Controller (PLC) in Automation. Advanced Journal of Graduate Research, 2(1), 37–45.

https://doi.org/10.21467/ajgr.2.1.37-45

Indah Chaerunnisa. (208 C.E.). Aplikasi PLC Pada Alat Pengisian Air Minum Otomatis. Jurnal ELEKTRA, 3(No.2). https://pei.e-journal.id/jea/article/view/56

Irfan Nur Rosi. (2017). Rancang Bangun Alat Pembuat Minuman Kopi Otomatis Menggunakan Konveyor.

Jurnal Mikrotek, 2(No.4). https://journal.trunojoyo.ac.id/jim/article/view/3958/2883

Kelaginamane, S., & R, S. D. (2015). PLC Based Pneumatic Punching Machine. Journal of Mechanical Engineering and Automation, 5(3B), 76–80. https://doi.org/10.5923/c.jmea.201502.15

Kho, D. (2022). Pengertian Proximity Sensor (Sensor Jarak) dan Jenis-jenisnya. Teknikelektronika.Com.

Menara Ilmu UGM. (2019). Perangkat I/O PLC. Https://Plc.Mipa.Ugm.Ac.Id/Perangkat-i-o-Plc/.

Pawenary. (2019). Perancangan Alat Bantu Swing Otomatis Untuk Mengurangi Kegagalan Produk Pada Industri Bahan Bangunan. Jurnal Ilmiah Sutet, 9(1). https://stt-pln.e- journal.id/sutet/article/view/472/819

Reza Hadi Cahyono. (2021). Desain Dan Analisa Simulasi Mesin Pneumatic Conveying Untuk Memindahkan

Biji Jagung. Jurnal CRANKSHAFT, 4(1).

https://jurnal.umk.ac.id/index.php/cra/article/viewFile/5911/2551

Ris Ardianto. (2021). Rancang Bangun Sistem Pengisian dan Penutup Botol Otomatis Berdasarkan Tinggi Botol Berbasis Programmable Logic Controller (PLC). JTEV (Jurnal Teknik Elektro Dan Vokasional, 7(No.1). http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/article/view/112194/105218

Saputra, A., Wahyu, A., & Rahman, F. (2017). Sistem Koreksi Otomatis Pada Mesin Packaging Dengan Pengendali Plc. In Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana (Vol. 8, Issue 1, pp. 54–57).

Saragih, B., & Bancin, C. (2020). Perancangan Pengukur Jarak Secara Wireless Menggunakan Sensor Gelombang Ultrasonik Berbasis Arduino Uno Atmega 328 Dengan Tampilan Di Laptop. Jurnal Teknologi Energi Uda, 9(2), 74–80.

Turhamun, Azhar, A. F. (2017). Rancang Bangun Pemisah Benda Logam dan Non Logam Menggunakan

Elektro Pneumatic. Jurnal Tektro, 1(1). http://e-

jurnal.pnl.ac.id/index.php/TEKTRO/article/viewFile/1421/1154

Turmahun, Azhar, & Finawan, A. (2017). Rancang Bangun Pemisah Benda Logam dan Non Logam Menggunakan Elektro Pneumatic. Jurnal Tektro, 1(1), 42–48.

Widharma, I. G. S., Pranata, I. K. Y., Arsana, I. M. P. Y., Winaya, I. M. S., & Yasa, I. M. A. S. (2020). Aplikasi Proximity Sensor Dalam Smarthome (Issue November).

Widharma, I. G. S., Wahyuni, N. P. N., Sedayatana, I. K. D., Parwitha, K. R. A., Mafahim, S. A., Arta, G. A. W., &

Pradipta, I. D. G. A. (2021). Programable Logic Controller (PLC) (Issue April).