Makalah Osilator [PDF]

Citation preview

PERANCANGAN MESIN KARTON SEALER OTOMATIS BERBASIS PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) DENGAN DILENGKAPI ANTARMUKA HMI (HUMAN MACHINE INTERFACE) DESIGN OF PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) BASED AUTOMATIC CARTON SEALER MACHINE WITH HMI INTERFACE (HUMAN MACHINE INTERFACE) PROPOSAL SKRIPSI



Disusun oleh : ANDREAS 151041008



PROGRAM STUDI S1 TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA 2019



LEMBAR PENGESAHAN



PERANCANGAN MESIN KARTON SEALER OTOMATIS BERBASIS PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) DENGAN DILENGKAPI ANTARMUKA HMI (HUMAN MACHINE INTERFACE) Proposal Skripsi ini diajukan untuk memenuhi syarat pelaksanaan Skripsi Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta Diajukan oleh : ANDREAS Nomor Mahasiswa :151041008 Jurusan



:Teknik Elektro



Konsentrasi



: Elektronika



Fakultas



: Teknologi Industri



Jenjang



: Strata-1



Telah diperiksa dan disetujui pada tanggal ........................................ Dosen Pembimbing



Mahasiswa



Beny Firman, S.T.,M.Eng NIK : 12.0786.649.E



Andreas NIM : 151.04.1008



Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro



Sigit Priyambodo, S.T., M.T. NIK : 96.0967.521.E



A. JUDUL SKRIPSI “Perancangan Mesin Karton Sealer Otomatis Berbasis PLC (Programmable Logic Controller) dengan Dilengkapi Antarmuka HMI (Human Machine Interface)” “Design of PLC (Programmable Logic Controller) Based Automatic Carton Sealer Machine with HMI Interface (Human Machine Interface)”



B. INTISARI Banyak sekali mesin-mesin yang digunakan untuk pengemasan/pengepakan barang hasil produksi salah satunya yaitu Mesin Karton Sealer atau banyak yang disebut mesin Everroll, dimana prinsip kerjanya ada yang secara manual maupun otomatis dalam mengepak box kardus. Pada perancangan ini bermaksud untuk membuat purwarupa mesin karton sealer otomatis yang berbasis PLC (Programmable Logic Controller). Mesin ini akan digunakan untuk mengemas/mengepak kardus secara otomatis yang mana pengontrolan sistem kerjanya dikontrol oleh PLC Schneider M221 dengan sistem pemrograman menggunakan software SoMachine Basic yang merupakan software terbaru dari perkembangan software CX-Programmer. Perancangan mesin karton sealer ini dilengkapi bagian antarmuka (interface) yang digunakan untuk pengecekan sistem kerja antar komponen penggerak mesin, pengoperasian mesin, dan sistem keamanan saat bekerja, interface ini menggunakan HMI Magelis produk dari Schneider dengan seri HMIGXU3512. Untuk memrogram HMI dengan menggunakan software Vijeo Designer Basic,dengan menyesuaikan alamat-alamat PLC ke Hmi, agar HMI terkoneksi dengan program PLC untuk bisa mengendalikan hasil output PLC. Sistem penggerak baik untuk menjalankan kardus, penutup kardus dan melakban kardus dari perancangan ini menggukan manipulator sistem kerja pneumatic (selenoid valve 12Vdc dan cilynder pneumatic Airtag MA16x50) dan motor 12Vdc serta didukung oleh sensor-sensor yaitu kapasitif dan induktif



proxymity sensor dan sebagai indikator dipasangkan 3 lampu indikator untuk melihat kondisi mesin.



C. PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Perkembangan teknologi yang begitu pesat sangat berpengaruh pada kemajuan di bidang industri otomatisasi. Saat ini banyak industri-industri yang beralih



pada



mesin-mesin



otomatis



daripada



menggunakan



cara-cara



konvensional. Dengan adanya alat-alat otomatis tersebut pekerjaan industri akan semakin mudah presisi, efektif dan efisien, dan produksi akan semakin bertambah. Dengan adanya sistem pengendalian pada Mesin Carton Sealer secara otomatis dengan menggunakan PLC seperti Schneider model M221/TM221C24T, diharapkan akan menghasilkan pengaturan sistem kerja pada Mesin Carton Sealer yang baik yang menggunakan peralatan yang handal yang mana sudah dilengkapi dengan interface HMI, cepat, efisien, dan dapat bekerja dalam waktu yang lama, serta mudah dalam melakukan pengecekkan trouble shouting dan modifikasi jika terjadi perubahan deskripsi kerja pada Mesin Carton Sealer tersebut. Selain itu mengurangi pengeluaran biaya untuk pembiayaan SDM serta mengurangi permasalahan yang disebabkan kesalahan dari faktor manusia (Human Error). Penggantian tenaga manusia menjadi tenaga mesin akan meningkatkan produktivitas dan efisiensi kerja. Penggantian ini sangat tepat terutama pada industri makanan atau minuman, industri bahan dasar, industri kimia dan tungku pengecoran logam bertemperatur tinggi, dimana akan mengurangi resiko kecelakaan kerja dan meningkatkan kenyamanan produksi. Faktor ini juga sangat menentukan kedayagunaan dan manfaat ekonomis dari produksi. 2. Rumusan Masalah Untuk mengimbangi dan mengikuti persaingan industri yang semakin ketat dan meningkat, efisiensi produksi sangat penting dan dianggap sebagai kunci sukses dalam efisiensi dalam dunia industri. Masalah sistem pengendalidan pengontrolan sangatlah berperan penting di dalamnya, maka dibutuhkan efisiensi dari sistem pengendali tersebut. Permasalahan lanjutan dari perancangan sistem



mekanikal dan elektrikal yang telah dilakukan saat KP2, maka permasalahan yang akan diangkat dalam perencanaan perancangan alat ini adalah sebagai berikut : a. Bagaimana unjuk kerja dari mesin karton sealer otomatis berbasis PLC dengan pengoperasian menggunakan HMI sebagai interface? b. Bagaimana cara pemrograman PLC dan HMI agar saling terkoneksi untuk mengendalikan mesin karton sealer? c. Bagaimana cara instalasi pengawatan kelistrikan panel kendali mesin karton sealer? 3. Tujuan dan Manfaat Adapun tujuan dari perancangan mesin karton sealer adalah sebagai berikut : a. Merancang mesin karton sealer otomatis berbasis PLC dengan dilengkapi interface HMI b. Merancang program PLC dan HMI agar saling terkoneksi untuk jadi pengendalian mesin karton sealer c. Mengimplementasi program PLC dan HMI ke dalam sistem instalasi pengawatan kelistrikan panel pengendalian mesin berdasarkan alur unjuk kerja mesin karton sealer yang dikehendaki d. Hasil dari perancangan ini dapat dengan mudah untuk melakukan perawatan dan perbaikan serta mesin ini dapat digunakan untuk memberi inovasi kedepannya khususnya dalam bidang automasi industri agar efisiensi kinerja serta biaya produksi dapat ditekan lebih rendah Adapun manfaat dari perancangan mesin karton sealer adalah sebagai berikut : Perancangan alat atau mesin ini dapat mempunyai daya beli yang tinggi dengan pertimbangan aspek antara lain mesin ini bisa stabil, tahan lama, mudah dalam perawatannya maupun pengecekan saat dalam kondisi trouble shooting, koefisiensi penggunaan daya yg rendah, dan jaminan sistem keamanan operasi yang memadai serta memberikan motivasi dan inovasi tentang implementasi penggunaan PLC dan HMI secara lebih kompleks lagi dalam kegunaan untuk proses kendali suatu mesin khususnya dalam perancangan mesin karton sealer. 4. Batasan Masalah Batasan masalah dari perancangan mesin karton sealer adalah :



a. Penerapan prinsip kerja mesin karton sealer untuk proses pengepakan kardus b. Penerapan penggunaan software SoMachine Basic untuk pemrograman pengendalian pada PLC M221 serta penerapan penggunaan software Vijeo Designer Basic untuk pemrograman HMI Magelis seri HMIGXU3512 agar terkoneksi pada PLC M221 yaitu hasilnya akan menjadikan interface untuk pengendalian alat/mesin tersebut c. Penerapan sistem pneumatic sebagai manipulator untuk proses penutup kardus d. Penggunaan sensor kapasitif dan induktif untuk pendeteksi keberadaan objek/kardus agar dapat mngirim perintah ke PLC dan PLC akan memerintahkan output berupa : lampu indikator 24Vdc untuk kondisi mesin, motor penggerak konveyor yaitu motor DC 12Vdc-24Vdc, dan selenoid valve 24 Vdc



D. LANDASAN TEORI 1. Tinjauan Pustaka Penelitian tentang implementasi penggunaan PLC ini telah banyak dilakukan dan dituliskan dalam beberapa jurnal maupun skripsi dari penelitian yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti antara lain : Pada penelitian selanjutnya yaitu dari Alfian, 2017 dalam penelitiannya yang berjudul “Mesin pemilah dan pengepakkan barang berbasis PLC Omron CP1E” dalam hal ini sudah menyinggung dalam hal pengaplikasian PLC untuk pengepakan suatu barang, tetapi masih menggunakan PLC tipe lama juga yaitu PLC tipe CP1E dalam hal ini masih menggunakan software pemrogramman CXProgrammer yang merupakan software yang masih tergolong rumit karena harus satu persatu dalam pembuatan diagram ladder tidak semudah pada pemrograman menggunkan software Somachine yang sudah sangat simple serta dalam penelitian ini belum disertakan interface HMI. Untuk penelitian selanjutnya dari Benediktus, 2015 dalam penelitiannya yang berjudul “Aplikasi PLC Modicon M221 untuk smart home dengan berbasis



android” dalam hal ini peneliti sudah menggunakan PLC versi terbaru yaitu PLC tpe M221 dengan software pemrograman Somachine yang memudahkan dalam membuat program PLC dan dalam hal ini juga dilengkapi dengan interface berupa HMI yang berbasis android. Dalam penelitian yang sudah dilakukan oleh peneliti-peneliti diatas memperlihatkan pengaplikasian dari berbagai PLC, namun dalam hal ini peneliti merancang suatu alat yang berbeda dari yang sudah dirancang oleh peneliti sebelumnya yaitu pada perancangan mesin carton sealer otomatis berbasis PLC M221 dan dilengkapi HMI sebagai interface untuk monitoring kerja alat tersebut. Pada penelitian ini menggunakan software Somachine Basic yang memudahkan dalam memrogram PLC, namun dalam perancangan ini belum menggunakan HMI, tetapi akan dikembangkan kedepannya menggunakan interface Software Vijeo Designer Basic digunakan untuk memrogram HMI. 2. Landasan Teori a. Pengenalan Mesin Carton Sealer Mesin Carton Sealer adalah sebuah alat yang digunakan untuk membantu packing dalam proses assembly. Alat ini berfungsi untuk melakban bagian atas dan bagian bawah inner box atau master box. Alat ini dapat menggunakan sumber tegangan 220 volt (satu fasa) atau 380 volt (tiga fasa) dan pada perancangan ini menggunakan 24Vdc. Pada prinsipnya alat ini menggunakan 1 buah motor berdaya 0,75 HP sebagai penggeraknya. Motor ini terletak di bagian atas belt dan dan bagian bawah belt. Sistem kerja dari mesin ini sangat sederhana, pengoperasiannya pun sangat mudah. b. Bagian-bagian Mesin Carton Sealer Bagian-bagian dari mesin semi-automatic carton sealer antara lain : 1) Belt Pulley 2) Conveyor Roller 3) Motor 4) Tapping Agent 5) Height Adjustment Crank 6) Width Adjustment Crank 7) Bed Conveyor 8) On Off Switch



E.



METODOLOGI PENELITIAN



1. Bahan atau Material dan Alat Penelitian Mesin Carton Sealer tersebut dikatakan manual karena hanya memakai dua tombol On dan Off



untuk menghidupkan dan mematikan motor



penggerak belt atas dan bawah serta tidak ada sistem keamanannya dalam kondisi darurat yaitu tidak memakai tombol emergency, maka dalam hal ini akan dimodifikasi dimana dalam prinsip kerjanya yang mulanya secara manual akan dibuat dengan sistem otomatis berbasis PLC dengan interface HMI dan penambahan pada sistem keamanannya dengan memakai tombol emergency serta proximity sensor pada ujung mesin tersebut demi keselamatan pekerjanya. Jadi, langkah-langkah untuk merancang mesin carton sealer, sebagai berikut: a. Menyiapkan Peralatan Peralatan yang harus dipersiapkan yaitu: 1) Tang potong 2) Tang kupas kabel 3) Mistar 4) Kikir 5) Bor listrik 6) Gerinda 7) Obeng (+) dan Obeng (-) 8) Multitester 9) Solder 10) Pensil



b. Menyiapkan Bahan Bahan-bahan yang harus dipersiapkan yaitu: 1) PLC Schneider M221 2) HMI Magelis



3) Power Supplay (220VAC to 5,12, dan 24VDC). 4) Kabel NYAF ukuran 0,75mm dengan panjang 10 meter (merah dan hitam). 5) Modul Relay 4 channel 6) MCB 7) Selector switch 8) Tombol emergency 9) Terminal block kabel 10) Sensor proximity 11) Cylinder pneumatic AirTag MA16x50 12) Lampu indikator 24Vdc 13) Kotak panel 14) Selenoid valve 24Vdc 15) Selang dan sambungan (6in) 16) Speed control pneumatic 17) Pressure gauge 18) Power Supply 5,12, dan 24Vdc 19) Driver motor DC VNH2SP30 20) PC (personal computer) untuk program



2. Prosedur pelaksanaan



Prosedur pelaksanaan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :



Prosedur Metode yang akan digunakan dalam perancangan ini terdiri dari langkah-langkah berikut: 1. Metode Studi Literatur Melakukan studi kepustakaan dan analisis terhadap berbagai referensi yang berkaitan dengan penelitian yang dilakukan dengan cara membaca dan memahami buku-buku referensi, perangkat lunak yang sudah ada, dan media-media lain yang relevan dengan perancangan mesin pengemas atau pengepak kardus.



2. Perancangan Alat Merancang bangun mesin karton sealer otomatis dengan perencanaan design menggunakan software autoCad 2015, agar perancangan sesuai dengan konsep yang direncanakan. 3.



Perancangan Bagian Mekanik Perancangan ini mengacu pada sistem mekanik mesin baik bagian yang bergerak seperti konveyor maupun pada lengan-lengan untuk menutup kardus.



4.



Perancangan Bagian Elektronis Perancangan ini mengacu pada sistem elektronisnya yaitu panel untuk pengendaian mesin tersebut, disisi lain pada tahap ini mengacu pada sistem pemrograman PLC dan HMI untuk bagian sistem kontrolnya.



5.



Analisis Data Pengujian Dalam tahap ini mengacu pada pengambilan data mengenai kinerja dari sensor, motor konveyor, dan sistem pneumatic, lalu dianalisis apakah semua komponem yang bekerja tersebut dapat bekerja dengan stabil dan berfungsi dengan baik sesuai ukuran-ukuran yang diinginkan agar mesin tersebut dapat presisi dan akurat saat sedang beroperasi.



6.



Uji Fungsional Mengacu pada pengujian aktuator atau bagian dari ouput PLC diharapkan semua bagian bisa bekerja sesuai harapan.



7.



Uji Kinerja Tahap ini menguji keseluruhan bagian mesin baik bagian sistem mekanikal maupun elekstrikalnya dan pengujian ini yang membawakan hasil dari kinerja mesin ini yang akhirnya akan membuat evaluasi agar lebih efiien lagi dalam perancangan ini.



F.



JADWAL PENELITIAN SKRIPSI Pelaksanaan Penelitian Skripsi akan dilaksanakan pada: Waktu



: April – Agustus 2019



Tempat : Kampus IST AKPRIND YOGYAKARTA



Tabel 1 Jadwal Penelitian Skripsi Tahap Kegiatan



Bulan



4



5



6



7



8



Persiapan a. Studi Literatur b. Desain c. Pembelian bahan Pelaksanaan a. Pembuatan Prototipe b. Pengujian kinerja c. Evaluasi dan Perbaikan Penyelesaian a. Finishing b. Pembuatan Laporan G.



REFERENSI



Budiyanto, M & Wijaya, A., 2003. Pengenalan Dasar-dasar Programmable Logic Controller (PLC) (disertai contoh Aplikasinya).. Yogyakarta: Gava media. Factory Automation Division, 1997. Pengenalan Programmable Logic Controller (Sysmac C-Series). Yogyakarta: PT Mandala Sumber Rejeki. Hidayat, M, 2015. Programmable Logic Controller (basic Level). Jakarta.: Politeknik Manufacture Astra. Putra, Agfianto Eko, 2007. PLC: Konsep, Pemrograman dan Aplikasi. Yogyakarta: GAVA MEDIA. Setiawan, Iwan, 2006. Programmable Logic Controller (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol. Yogyakarta: ANDI. Suhendra, 2005. Programmable Logic Controller (PLC). Yogyakarta, Indonesia.: Graha Ilmu. Wicaksono, H, 2009. Programmable Logic Controller, Teori pemrograman dan aplikasinya dalam otomasi sistem. Yogyakarta, Indonesi: Graha Ilmu.