Pengisian Botol Minuman Dengan Menggunakan Mesin Filler Di PT. Coca Cola Bottling Indonesia

(1)

PENGISIAN BOTOL MINUMAN DENGAN

MENGGUNAKAN MESIN FILLER DI PT. COCA COLA

BOTTLING INDONESIA

Oleh :

AGUNG PUTRA WIBOWO

055203004

PROGRAM DIPLOMA IV

TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

ABSTRAK

Sistem pengisian air minum ke dalam kemasan COCACOLA di PT. Coca-Cola Bottling Indonesia, Jl. Medan-Belawan Km.14 Martubung-Medan, adalah sistem yang sangat penting dalam produksi air minum, karena dapat mengoptimalkan proses produksi akhir. Supaya dalam pengisian kemasan volume air sesuai dengan yang dikeluarkan dan tidak melebihi daya tampung kemasan maka dibutuhkan pengisian yang bersifat otomatis.

Pengisian air ke dalam kemasan, dilakukan dengan menampung air di dalam suatu bejana sebelum air dimasukkan ke dalam kemasan, hal ini dikendalikan oleh beberapa alat pendukung instrumentasi. Bejana pengisian dilengkapi dengan sensor tinggi permukaan, sensor akan bekerja pada tinggi permukaan yang sudah ditentukan kemudian pengisian bejana dihentikan dan air pada bejana diisikan ke dalam kemasan produk COCACOLA setelah melalui proses-proses yang dibutuhkan. Sistem pengisian air minum ini sangat bermanfaat, baik dari sisi efektifitas produksi maupun penghematan biaya produksi. Dengan sistem ini proses produksi lebih efektif dapat dilakukan, karena ketepatan waktu pengisian dan tidak banyak memerlukan tenaga manusia yang pada akhirnya terjadi pengoptimalan biaya produksi.

(3)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis sampaikan kepada Allah SWT, atas berkah dan rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya akhir ini.

Tidak lupa pula penulis ucapkan ribuan terima kasih kepada Orang tua Saya yaitu Ayahanda tercinta H.M. Siswo Tjasmun B.E dan Ibunda tercinta Hj.Annisa Susilowati, yang tak pernah letih mengasuh, mendidik dan membesarkan saya serta saudara saya yaitu Kakak tersayang Dewi Ratih Mayasari, SE , Adik tersayang Astria Puspitasari, Serta Adinda pujaan hati Meutia Sari, SST yang telah memberi dukungan moral maupun materil dan selalu menyertai saya dengan do’a sampai akhirnya saya dapat menyelesaikan Karya Akhir ini.

Dalam proses penyusunan karya akhir ini, penulis telah mendapat bimbingan dan arahan dari berbagai pihak, maka untuk bantuan yang diberikan baik materil, spiritual, informasi maupun administrasi. Oleh karena itu sepantasnya penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MS, ME. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara.

2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si Ketua Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik.

3. Bapak Rahmat Fauzi ST, MT selaku Sekretaris Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik.

4. Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT selaku Koordinator Program Studi Teknologi Instrumentasi Pabrik.

(4)

6. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane selaku Dosen Pembimbing penulis yang telah banyak memberikan masukkan dan saran dalam penulisan Karya Akhir ini.

7. Seluruh Staf Pengajar serta Pegawai Administrasi.

8. Serta Rekan-rekan Mahasiswa jurusan Teknologi Instrumentasi Pabrik yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu, yaitu : Bang syafrizal, Rendi serta khususnya angkatan 2005 Ikhwan, Mhd. Faisal, SST, Roni, Febri, yang telah banyak membantu penulis.

Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini masih ada terdapat kekurangan-kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan wawasan dalam ruang lingkup pembelajaran. Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran sebagai penyempurnaan dari karya akhir ini. Semoga karya akhir ini ada manfaatnya bagi kita semua terutama bagi penulis sendiri. Amin…

Medan, Maret 2011 Penulis

(5)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... iii

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

I.1. Latar Belakang ... 1

I.2. Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 2

I.3. Rumusan Masalah ... 2

I.4. Batasan Masalah ... 3

I.5. Metode Penulisan ... 3

I.6. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II. LANDASAN TEORI ... 5

II.1. Sistem Kontrol ... 5

2.1.1 Manual dan Otomatis ... 6

2.1.2 Jaring Terbuka dan Tertutup ... 6

II.2. Karakteristik Sistem Kontrol ... 8

II.3. Pemakaian Sistem Kontrol ... 9

II.4. Alat – alat Kontrol ... 11

2.4.1 Alat Kontrol Tipe Proporsional (Proportional Control) . 12 2.4.2 Alat Kontrol Tipe Diferensial (D) ... 13

(6)

2.4.3 Alat Kontrol Tipe Integral (I) ... 14

II.5. Mesin Filler... 15

II.6. Mesin Induksi ... 17

II.7. PLC (Programmable Logic Control) ... 19

2.7.1. Konsep Dasar Programmable Logic Control ... 21

2.7.2. Komponen-komponen Penyusun PLC ... 26

2.7.3. Perangkat-perangkat Input Output pada PLC ... 31

BAB III. MEKANISME KERJA MESIN FILLER ... 32

III.1. Mekanisme Kerja Mesin Filler ... 32

III.2. Rangkaian Kontrol Mesin Filler ... 36

BAB IV. ANALISA PROSES ... 38

IV.1. Analisa Proses ... 38

IV.2. Anaalisa Data ... 42

BAB V. PENUTUP ... 52

V.1. Kesimpulan ... 52

V.2. Saran ... 53

DAFTAR PUSTAKA ... 54

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem Kendali Terbuka ... 6

Gambar 2.2 Sistem Kendali Tertutup ... 7

Gambar 2.3 Diagram Blok Sistem Pengontrolan ... 9

Gambar 2.4 Skematik Mesin Filler ... 16

Gambar 2.5 Konstruksi Mesin Filler ... 16

Gambar 2.6 Penampang Rotor dan Stator Mesin Induksi ... 17

Gambar 2.7 Rotor Motor Induksi ... 18

Gambar 2.8 Prinsip kerja dasar PLC ... 25

Gambar 2.9 Sistem Aliran Daya ... 26

Gambar 3.1 Pengisian Produk ... 33

Gambar 3.2 Pengontrolan Ketinggian dengan Menggunakan PLC ... 34

Gambar 3.3 Product Charge Position ... 35

Gambar 3.4 Layout Rangkaian Kontrol Filler ... 36

Gambar 4.1 Skematik Mesin Filler ... 38

Gambar 4.2 Rangkaian Botol di Dalam Mesin Filler ... 40

(8)

Gambar 4.4 Blok Diagram Rangkaian Proses Mesin Filler ... 42

Gambar 4.5 Menu tampilan proses penginstalan software S7 Mikro Win ... 45

Gambar 4.6 Menu tampilan awal pada Siemens S7 Mikro Win ... 46

Gambar 4.7 Menu tampilan untuk Membuat Input ... 47

Gambar 4.8 Menu tampilan untuk Membuat Output ... 48

Gambar 4.9 Menu tampilan Program Compile ... 49

Gambar 4.10 Menu tampilan untuk upload Program dari PLC ke Komputer ... 50

Gambar 4.11 Menu tampilan untuk download Program dari - Komputer ke PLC ... 50

(9)

ABSTRAK

(10)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

PT. Coca-Cola Bottling Indonesia Martubung-MedanBelawan adalah salah satu industri yang bergerak dalam bidang industri Air Minuman Dalam Kemasan (AMDK), dan pembuatan botol COCACOLA. Perusahan ini mengambil air alam dari mata air murni untuk selanjutnya memprosesnya melalui penyaringan dan ozonisasi sehingga layak untuk diminum.

Dan salah satu proses yang penting adalah proses pengisian air ke dalam botol dengan menggunakan mesin filler. Proses pengisian air ke dalam kemasan pada mesin filler ini dilakukan dengan pengeboran sumur bawah tanah, dimana air yang diperoleh dialirkan ke water treatment / tangki penampungan (sebagai bahan pencampuran), lalu dialirkan ke bagian-bagian lainnya. Air yang sudah melalui proses pensterilan, proses pemasakan, proses pencampuran dan yang sudah di supply ke dalam tangki penampung akan dialirkan ke bawah melalui nozzle-nozzle yang untuk mengisi botol minuman seperti coca-cola dan minuman berkarbonat lainnya.

Dalam proses pengisian ini ada kalanya penampungan air tertutup apabila ketinggian level air di atas kapasitas yang sudah di tentukan. Produk akan diisikan dengan cara memutar oleh gear-gear untuk membantu proses pengisian botol yang sudah diisi penuh (diisi sesuai ketentuan) dengan botol yang baru dan selanjutnya diteruskan ke proses pengemasan produk.

(11)

Bagian yang penting dalam proses produksi air minum ini adalah sistem pengisian air ke dalam kemasan yang menggunakan sensor tinggi permukaan secara otomatis dengan menggunakan mesin filler.

Karena pentingnya proses yang terjadi pada bagian ini penulis berhasrat melakukan pembahasan tentang hal-hal yang berkaitan dengan proses pengisian air minum di Perusahaan ini. Maka penulis menarik suatu rumusan masalah dan menyusun suatu karya akhir dengan judul PENGISIAN BOTOL MINUMAN DENGAN MENGGUNAKAN MESIN FILLER DI PT. COCA COLA BOTTLING INDONESIA.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penulisan

Adapun tujuan dan manfaat Karya Akhir ini adalah untuk mengetahui cara kerja pengisian air minum ke dalam botol beserta instrumentasi pabriknya.

1.3. Rumusan Masalah

1. Instrumentasi yang dipakai dalam proses pengisian air ke dalam kemasan.

2. Bagaimana cara bekerja sensor.

3. Bagaimana sensor mengontrol level cairan. 4. Bagaimana cara pengisian air ke dalam kemasan. 5. Bagaimana rangkaian kontrol bekerja secara umum.

(12)

1.4. Batasan Masalah

Untuk mendapatkan hasil pembahasan yang optimal, maka penulis perlu membatasi masalah yang akan dibahas, adapun batasan masalah dalam Karya Akhir ini adalah :

1. Pengamatan rangkaian kontrol hanya terdapat di PT. Coca-Cola Bottling Indonesia Martubung-Medan Belawan.

2. Tidak membahas rangkaian elektronik sistem pengontrolan air minum secara mendalam.

3. Instrumentasi pendukung dibahas secara umum.

1.5. Metode Penulisan

Penulisan Karya Akhir ini dilakukan dengan cara :

1. Studi literatur : mengambil bahan – bahan dari buku – buku referensi, jurnal, artikel dan sebagainya.

2. Studi lapangan : mengambil informasi dari PT. Coca-Cola Bottling Indonesia Martubung – MedanBelawan.

1.6. Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah penulisan dalam menyusun Karya Akhir ini, maka penulis membuat sistematika penulisan yang merupakan urutan bab demi bab termasuk isi dan sub – subnya. Adapun sistematika penulisan Karya Akhir ini adalah:

(13)

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, rumusan masalah, batasan masalah, tinjauan pustaka, metode penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II : LANDASAN TEORI

Bab ini menjelaskan tentang Sistem Kontrol, Mesin Filler, Konstruksi Mesin Filler, Mekanisme Mesin filler, Tentang Motor Induksi 3 fasa, Sensor tinggi permukaan.

BAB III : MEKANISME KERJA MESIN FILLER

Bab ini menjelaskan tentang proses pengisian botol minuman, bagaimana sensor bekerja mengontrol level cairan.

BAB IV : ANALISA PROSES

Bab ini menjelaskan tentang berapa lama waktu yang diperlukan untuk mengisi botol minuman ke dalam kemasan dengan ketentuan yang sudah di tetapkan.

BAB V : PENUTUP

(14)

BAB II

LANDASAN TEORI II.1. Sistem Kontrol

Sistem kontrol adalah proses pengaturan ataupun pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau dalam suatu rangkuman harga (range) tertentu. Dalam istilah lain disebut juga teknik pengaturan sistem pengendalian atau sistem pengontrolan. Ditinjau dari segi peralatan, sistem kontrol terdiri dari berbagai susunan komponen fisis yang digunakan untuk mengarahkan aliran energi ke suatu mesin atau proses agar dapat menghasilkan prestasi yang diinginkan.

Tujuan utama dari suatu sistem pengontrolan adalah untuk mendapatkan optimisasi dimana hal ini dapat diperoleh berdasarkan fungsi daripada sistem kontrol it u sendiri yaitu : pengukuran (measurement), membandingkan

(comparison), pencatatan dan perhitungan (computation), dan perbaikan (correction).

Secara umum sistem kontrol dapat dikelompokkan sebagai berikut : 1. Dengan operator (manual) dan otomatis.

2. Jaringan tertutup (closed loop) dan jaringan terbuka (open loop).

Pengontrolan secara elektrik dan pneumatik atau kombinasinya lebih banyak ditemukan dalam industri maupun aplikasi teknis lainnya. Hal ini disebabkan beberapa kelebihan yang diberikannya yaitu pemakaian daya yang lebih kecil, kemampuan untuk pengontrolan jarak jauh, lebih mudah diperoleh dan responnya lebih cepat. Disamping itu dimensi peralatan dapat dibuat lebih kecil.

(15)

II.1.1. Manual dan Otomatis

Pengontrolan secara manual adalah pengontrolan yang dilakukan oleh manusia yang bertindak sebagai operator, sedangkan pengontrolan secara otomatis adalah pengontrolan yang dilakukan oleh mesin-mesin atau peralatan yang bekerja secara otomatis dan operasinya di bawah pengawasan manusia. Pengontrolan secara manual banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari seperti pada penyetelan suara radio, televisi, pengaturan cahaya televisi, pengaturan aliran air melalui kran, pengaturan kecepatan kendaraan, dan lainnya.

Pengontrolan secara otomatis banyak ditemui dalam proses industri, pengendalian pesawat, pembangkit tenaga listrik. Sebagai contoh adalah pengaturan aliran, temperatur dan tekanan dengan menggunakan katup pengatur, pengontrolan suhu ruangan oleh thermostat, pengontrolan daya listrik oleh relay,

circuit-breaker (pemutus arus).

II.1.2. Jaringan Terbuka dan Tertutup

Sistem terbuka adalah sistem kontrol dimana keluaran tidak memberikan efek terhadap besaran masukan, sehingga variabel yang dikontrol tidak dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan seperti Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Sistem Kendali Terbuka Dimana : X = Sinyal Masukan

Y = Sinyal Keluaran

x _y

Sistem G(s)

(16)

Hubungan antara fungsi masukan, fungsi alih sistem dan fungsi keluaran :

Sistem kontrol dengan jaringan tertutup adalah sistem pengontrolan dimana besaran keluaran memberikan efek terhadap besaran masukan sehingga besaran yang dikontrol dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan melalui alat pencatat (indicator atau recorder) seperti pada Gambar 2.2. Selanjutnya perbedaan harga yang terjadi antara besaran yang dikontrol dan penunjukan alat pencatat digunakan sebagai koreksi yang pada gilirannya akan merupakan sasaran pengontrolan. Sistem kontrol tertutup mempunyai banyak keunggulan dibanding sistem kontrol terbuka, yaitu mempunyai tingkat ketepatan yang lebih t inggi dan t idak peka terhadap gangguan dan perubahan pada lingkungan.

Gambar 2.2. Sistem Kendali Tertutup

Hubungan antara fungsi masukan, fungsi alih sistem, fungsi umpan balik dan fungsi keluaran :

Z = HY, mempunyai nilai negatif dan harus dikurangkan dari tegangan masukan sehingga menghasilkan masukan pada penguat itu sebesar: E = X – Z

G X Y

(17)

G Y X = G GHY Y Y HY G Y Y + = + = GH G G Y + = 1

II.2. Karakteristik Sistem Kontrol

Beberapa karakteristik penting dari sistem kontrol otomatis adalah sebagai berikut :

1. Sistem kontrol otomatis merupakan sistem dinamis (berubah terhadap waktu) yang dapat berbentuk linear maupun non linear. Secara matematis kondisi ini dinyatakan oleh persamaan-persamaan yang berubah terhadap waktu, misalnya persamaan differensial linear maupun tidak linear.

2. Bersifat menerima informasi, memprosesnya, mengolahnya dan kemudian mengembangkannya.

3. Komponen yang membentuk sistem kontrol ini akan saling mempengaruhi (berinteraksi).

4. Bersifat mengembalikan sinyal ke bagian masukan (feedback) dan ini digunakan untuk memperbaiki sifat sistem. Karena adanya pengembalian sinyal ini (sistem umpan balik) maka pada sistem kontrol otomatis selalu terjadi masalah stabilisasi.

(18)

II. 3. Pemakaian Sistem Kontrol

Pemakaian sistem kontrol otomatis banyak ditemui dalam kehidupan sehari-hari baik dalam pemakaian langsung maupun tidak langsung.

Pemakaian sistem kontrol ini dapat dikelompokkan sebagai berikut

1. Pengontrolan proses : temperatur, aliran, tekanan, tinggi permukaan cairan, viskositas. Misalnya pada industri kimia, makanan, tekstil, pengilangan, dan lain-lain.

2. Pembangkit tenaga listrik (pengontrolan distribusi tenaga).

3. Pengontrolan numeric (numerical control, N/C) : pengontrolan operasi yang membutuhkan ketelitian tinggi dalam proses yang berulang-ulang. Misalnya : pengeboran, pembuatan lubang, tekstil, pengelasan.

4. Transportasi : elevator, escalator, pesawat terbang, kereta api, conveyor (ban berjalan), pengendalian kapal laut dan lain-lain.

5. Servomekanis.

6. Bidang non teknis, seperti : ekonomi, sosiologi, dan biologi.

+ -

Gambar 2.3. Diagram Blok Sistem Pengontrolan

Kontroller PLC Proses

Sensor Transmitter

(19)

Pada Gambar 2.3. bagian kontroller summing junction dengan tanda positif-negatif, dititik inilah langkah membandingkan dilakukan dengan mengurangi besaran set point dengan sinyal measurement variabel, hasilnya adalah sinyal yang disebut error.

Hampir semua sistem pengendalian selalu dimulai dengan menampilkan blok diagram sistem pengontrolan otomatis. Secara umum elemen sistem kontrolnya ialah:

1. Feedback adalah sistem pengendali otomatis yang mempunyai dua

summing junction yaitu positif feedback dan negatif feedback.

2. Proses (process) adalah tatanan peralatan yang mempunyai suatu fungsi

tertentu. Input proses dapat bermacam-macam, yang pasti ia merupakan

besaran yang dimanipulasi oleh final control element atau control valve

agar measurement variabel sama dengan set point. Input proses ini juga

disebut manipulated variabel.

3. Sensor adalah suatu peralatan yang akan memberitahukan atau

mengindikasikan perubahan temperatur kepada sistem kontrol.

4. Transmitter adalah alat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element,

dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh kontroller.

5. Set point adalah besaran proses variabel yang dikehendaki. Sebuah

kontroller akan selalu berusaha menyamakan controlled variabel dengan set point.

6. Error adalah selisih antara set point dikurangi measurement variable. Error bisa negatif dan bisa juga positif. Bila set point lebih besar dari measured variable, error akan menjadi positif, sebaliknya bila set

(20)

pointnya lebih kecil dari measured variable, error menjadi negatif.

7. Kontroller adalah elemen yang mengerjakan tiga dari empat tahap langkah pengendalian, yaitu membandingkan set point dengan measurement variable, menghitung berapa banyak koreksi yang perlu dilakukan, dan mengeluarkan sinyal koreksi sesuai dengan hasil perhitungan tadi, kontroller sepenuhnya menggantikan peran manusia dalam mengendalikan sebuah proses.

II.4. Alat-alat Kontrol

Jika sebuah sistem kontrol adalah stabil dan hanya memerlukan perbaikan

respons misalnya mengurangi atau menghilangkan (penyimpangan dalam keadaan mantap) atau memperbesar kecepatan respons maka yang dilakukan adalah penggunaan alat-alat kontrol dari jenis P (proportional), I (integral), atau D

(differential).

Jenis jenis alat kontrol ini terdiri dari

a. Alat kontrol tipe P (proportional)

b. Alat kontrol tipe I (integral)

c. Alat kontrol tipe D (differential)

Kontroller Proportional, Integral, dan Diffential dalam prakteknya dapat digabung menjadi satu kontroller yang disebut kontroller Proportional plus Integral plus

Derivative (P + D + I)

II.4.1. Alat Kontrol Tipe Proporsional (Proportional Control)

Pada jenis ini terdapat hubungan kesebandingan antara keluaran terhadap kesalahan yaitu :

(21)

P e r t a m b a h a n h a r g a K a k a n me n a ik k a n p e n g u a t a n s is t e m (penyimpangan dalam keadaan mantap). Pemakaian alat kontrol jenis ini saja sering tidak memuaskan karena penambahan K selain akan membuat sistem lebih sensitif, tetapi juga cenderung mengakibatkan ketidakstabilan. Disamping itu pertambahan K adalah terbatas dan tidak cukup untuk mencapai respons sampai suatu harga yang diinginkan.

Kenyataannya dalam usaha mengatur harga K terdapat keadaan-keadaan yang bertentangan. Di satu pihak diinginkan mengurangi sebanyak mungkin, tetapi hal ini akan mengakibatkan osilasi bagi respons yang berarti memperlama "settling-time", sedang dipihak lain respons terhadap setiap perubahan masukan harus terjadi secepat mungkin. Respons yang cepat memang dapat diperoleh dengan memperbesar K, tetapi hal ini juga akan mengakibatkan ketidakstabilan sistem.

Untuk mengatasi masalah-masalah ini, alat pengontrol yang akan digunakan harus mempunyai persyaratan berikut :

a. Penguatan yang tinggi pada frekuensi-frekuensi yang sangat rendah untuk mengurangi kesalahan-kesalahan.

b. Penguatan yang tinggi pada frekuensi-frekuensi tinggi yakni dengan secepatnya mengikuti perubahan masukan bila laju perubahan transien adalah yang paling cepat. Hal ini perlu untuk menjamin respons yang cepat.

c. Pada frekuensi-frekuensi menengah yakni dalam bagian terakhir respons transien dan sebelum "on set" (kondisi-kondisi mantap) penguatan sebaiknya cukup rendah agar terjamin respons yang tidak mengalami lonjakan yang berlebihan dan juga setiap kecenderungan berosilasi akan

(22)

direndam dengan cepat.

II.4.2. Alat Kontrol Tipe Differential (D)

Alat kontrol jenis ini (disebut juga "rate-control") digunakan untuk memperbaiki atau mempercepat prestasi respons transien sebuah sistem kontrol.

Alat ini selalu disertai oleh tipe P, sedang tipe I hanya digunakan bila diperlukan. Diikutsertakannya tipe D ini sebagai alat kontrol memberikan efek menstabilkan sistem dengan cara memperbesar "phase-lead" terhadap penguatan

loop kontrol yakni dengan mengurangi "phase-lead"' terhadap penguatan loop

kontrol yakni dengan mengurangi "phase-lag " penguatan tersebut.

Alat kontrol ini sangat bermanfaat sebab responnya terhadap laju perubahan kesalahan menghasilkan koreksi yang berarti sebelum kesalahan t ersebut bert amba h besar, jad i e feknya a dala h me ng has ilkan t indakan pengontrolan yang cepat. Hal ini sangat penting bagi sistem kontrol yang perubahan bebannya tejadi secara tiba-tiba, karena dapat menghasilkan sinyal pengontrol selama kesalahan (error) berubah. Karena tipe D ini melawan perubahan-perubahan yang terjadi dalam keluaran yang dikontrol, efeknya adalah menstabilkan sistem loop tetutup dan ini dapat meredam osilasi yang mungkin terjadi.

Penting diperhatikan bahwa tipe D ini tidak dapat dipakai secara tersendiri karena tidak akan memberi jawaban (respons) terhadap suatu kesalahan dalam kondisi mantap. Dengan demikian alat ini harus digabung dengan tipe P atau P + I, sehingga konfigurasi atau bentuknya adalah P + D atau P + D + I.

II.4.3. Alat Kontrol Tipe Integral (I)

A lat ko nt ro l je n is in i (int eg r al co nt rol, I) d ima k su dk a n u nt uk menghilangkan kesalahan posisi dalam kondisi mantap (steady position error) tanpa

(23)

mengubah karakteristik-karakteristik frekuensi tinggi dan hal ini dapat dicapai dengan memberikan penguatan tak terhingga pada frekuensi nol yakni pada kondisi mantap.

Alat kontrol biasanya digunakan bersama tipe P dan D, namun dalam hal-hal dimana kecepatan respons dan ketidakstabilan bukan merupakan masalah, tipe P + I adalah cukup. Walaupun demikian, penambahan tipe P perlu mendapat perhatian karena efeknya mengurangi kestabilan yakni karena mengakibatkan bertambahnya keterlambatan fasa (phase-lag).

Alat kontrol jenis I dapat berupa peralatan pneumatic, hidraulik;

elektronik. Bagian integral (I) menunjukkan bahwa tindakan pengontrolan akan terus

bertambah selama terjadi kesalahan dan bila sinyal penggerak (actuating signal)m(t) yang cukup telah terakumulir, maka sinyal e(t) akan menurun menuju nol. Melalui pemilihan komponen rangkaian yang tepat, lokasi frekuensi nol dan frekuensi pojok dapat direncanakan agar pengontrolan secara integral (I) hanya efektif pada frekuensi-frekuensi rendah sedang tipe P nya memilik i penguatan yang konstan serta menghasilkan kestabilan pada frekuensi menengah dan frekuensi yg lebih tinggi.

II. 5 Mesin filler

Proses pengisian air ke dalam kemasan pada mesin filler ini dilakukan dengan pengeboran sumur bawah tanah, dimana air yang diperoleh dialirkan ke water treatment / tangki penampungan (sebagai bahan pencampuran), lalu dialirkan ke bagian-bagian lainnya. Air yang sudah melalui proses pensterilan, proses pemasakan, proses pencampuran dan yang sudah di supply ke dalam tangki penampung akan

(24)

dialirkan ke bawah melalui nozzle-nozzle yang untuk mengisi botol minuman seperti

coca-cola dan minuman berkarbonat lainnya.

Dalam proses pengisian ini ada kalanya penampungan air tertutup apabila ketinggian level air di atas kapasitas yang sudah ditentukan. Produk akan diisi dengan cara memutar oleh gear-gear untuk membantu proses pengisian botol yang sudah diisi penuh (diisi sesuai ketentuan) dengan botol yang baru dan selanjutnya diteruskan ke proses pengemasan produk.

Mesin filler atau mesin pengisi adalah suatu mesin yang berfungsi sebagai pengisi minuman ke dalam kemasan seperti botol Coca-cola. Mesin ini mampu mengisi air (minuman) ke dalam botol secara tepat dan cepat. Jadi sangat baik untuk produksi masal.

Dalam proses kerjanya mesin filler ini mempunyai beberapa komponen utama yang diatur dan diawasi melalui suatu alat kontrol mekanik yakni : rangkaian kontrol mesin filler. Yang terdiri dari beberapa unit peralatan yang digunakan dan berbagai jenis rangkaian kontrol mesin filler dan motor listrik penggerak. Setiap rangkaian penggerak mesin filler ini mempunyai fungsi yang berbeda jenis rangkaian kontrol mesin filler tetapi di kontrol dalam satu unit dan motor listrik penggeraknya. Di bawah ini dapat di lihat skematik mesin filler.

(25)

Gambar 2.4 Skematik Mesin Filler

Mesin Filler adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengisi produk dalam kemasan seperti botol. Pengisian dilakukan oleh mesin filler (bottle filler) tergantung dari jenis kemasan minuman tersebut. Adapun gambar dari konstruksi mesin filler dapat dilihat seperti pada gambar dibawah ini.

(26)

II.6 Mesin Induksi

Motor induksi merupakan motor arus bolak – balik ( AC ) yang paling luas digunakan dan dapat dijumpai dalam setiap aplikasi industri maupun rumah tangga. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan arus stator.

Motor ini memiliki konstruksi yang kuat, sederhana, handal, serta berbiaya murah. Di samping itu motor ini juga memiliki effisiensi yang tinggi saat berbeban penuh dan tidak membutuhkan perawatan yang banyak. Akan tetapi jika dibandingkan dengan motor DC, motor induksi masih memiliki kelemahan dalam hal pengaturan kecepatan. Dimana pada motor induksi pengaturan kecepatan sangat sukar untuk dilakukan, sementara pada motor DC hal yang sama tidak dijumpai.

Secara umum motor induksi terdiri dari rotor dan stator. Rotor merupakan bagian yang bergerak, sedangkan stator bagian yang diam. Diantara stator dengan rotor ada celah udara yang jaraknya sangat kecil. Gambar penampang rotor dan stator dapat dilihat dibawah ini.

(27)

Komponen stator adalah bagian terluar dari motor yang merupakan bagian yang diam dan mengalirkan arus phasa. Stator terdiri atas tumpukan laminasi inti yang memiliki alur yang menjadi tempat kumparan dililitkan yang berbentuk silindris. Tiap elemen laminasi inti dibentuk dari lembaran besi. Tiap lembaran besi tersebut memiliki beberapa alur dan beberapa lubang pengikat untuk menyatukan inti. Tiap kumparan tersebar dalam alur yang disebut belitan phasa dimana untuk motor tiga phasa, belitan tersebut terpisah secara listrik sebesar 120º. Kawat kumparan yang digunakan terbuat dari tembaga yang dilapis dengan isolasi tipis. Kemudian tumpukan inti dan belitan stator diletakkan dalam cangkang silindris

Rotor motor induksi tiga phasa dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu rotor sangkar (squirrel cage rotor) dan rotor belitan (wound rotor). Rotor sangkar terdiri dari susunan batang konduktor yang dibentangkan ke dalam slot – slot yang terdapat pada permukaan rotor dan tiap – tiap ujungnya dihubung singkat dengan menggunakan shorting rings. Rotor motor induksi dapat di lihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.7 Rotor Motor Induksi

(28)

phasa yang merupakan bayangan dari belitan statornya. Biasanya belitan tiga phasa dari rotor ini terhubung Y dan kemudian tiap - tiap ujung dari tiga kawat rotor tersebut diikatkan pada slip ring yang berada pada poros rotor. Pada motor induksi rotor belitan, rangkaian rotornya dirancang untuk dapat disisipkan dengan tahanan eksternal, yang mana hal ini akan memberikan keuntungan dalam memodifikasi karakteristik torsi – kecepatan dari motor.

II. 7 PLC (Programmable Logic Controller)

Pada awalnya, mesin merupakan suatu peralatan sederhana yang menggantikan satu bentuk usaha menjadi usaha yang dapat dikendalikan atau diatur oleh manusia. Ini berarti mesin merupakan suatu teknologi yang maju dijamannya, yang mengantikan fungsi tertentu dalam suatu proses tertentu, dan yang menggantikan campur tangan manusia. Namun dalam pengoperasiannya, manusia yang mengendalikan mesin tersebut.

Bagian terpenting yang dapat dirasakan pada otomasi modern adalah pada

industrial robotics. Beberapa keuntungan yang didapat adalah repeatability, kontrol

kualitas yang sangat baik, efisiensi yang lebih tinggi, dapat diintegrasikan dengan sistem – sistem yang berhubungan dengan bisnis, peningkatan produktifitas, dan mengurangi tenaga kerja/buruh. Sedangkan beberapa kerugian yang dapat dirasakan adalah modal yang dibutuhkan besar, dan menambah ketergantungan pada perawatan dan perbaikan. Sebagai contoh, Jepang harus menarik beberapa industri robot ketika mereka menyadari ketidakmampuan mereka terhadap perubahan kebutuhan produksi yang adalah penting sehingga tidak mampu untuk memberikan harga produksi awal mereka.

(29)

Pada kenyataannya, sistem otomasi dalam dunia industri tidak lepas dari berkembangnya teknologi dalam bidang elektris, yang dimulai pada awal abad ini, ketika motor mulai menggantikan bentuk sumber energi yang lain seperti manusia, hewan atau tenaga air. Sistem terotomasi apabila dilihat dari sudut pandang ilmu kendali merupakan sistem yang mempunyai harga sesaat dari nilai sebenarnya dibandingkan nilai yang diinginkan, sehingga selisih tersebut menghasilkan sinyal untuk mengoreksi dan mengontrol sistem tanpa campur tangan manusia .

Pada pertengahan abad ke-20, otomasi telah ada untuk beberapa tahun dalam skala yang kecil, menggunakan devais atau peralatan mekanikal yang sederhana untuk mengotomasikan proses manufacturing yang sederhana. Sedangkan dunia elektronik mulai memasuki arena industri pada tahun 1940-an ketika berbagai komponen pengendali dibuat untuk meningkatkan kinerja sistem industri. Pada masa ini, motor – motor AC mulai muncul mendampingi motor DC sebagai tulang punggung sistem industri. Pada tahun 1950-an, penguat elektronik dan magnetik memberikan sumbangan besar pada sistem kendali, yaitu dengan memungkinkan umpan balik pada kendali posisi. Bagaimanapun juga, konsep akan menjadi benar-benar terwujud dalam prakteknya dengan adanya perubahan atau evolusi pada komputer digital, yang fleksibilitasnya memampukannya untuk mengatur hampir semua bagian dari tugas atau proses produksi. Komputer digital dengan kombinasi kecepatan, kemampuan untuk menghitung atau mengkalkulasi dengan cepat, harga, dan ukuran yang dibutuhkan secara keseluruhan, pertama kali muncul sekitar tahun 1960. Sebelumnya, komputer – komputer yang ada pada industri terdiri dari komputer analog dan komputer hybrid. Sejak tahun 1960, komputer digital telah mengambil alih kontrol secara luas dan sederhana, proses yang diulang-ulang, dan

(30)

proses – proses lain yang lebih kompleks.Pada periode ini juga muncul apa yang dinamakan PLC (Programmable Logic Controller), sebagai pengganti relai elektromagnetik pada sistem kendali yang bersifat sekuensial .

Dalam perkembangannya hingga kini, otomasi dalam dunia industri makin lama makin bertambah kompleks. Perkembangan ini membentuk sistem otomasi menuju pada suatu struktur tertentu, dan membentuk suatu hirarki sistem otomasi.

II.7.1 Konsep Dasar Programmable Logic Controller

Secara definitif, menurut NEMA (National Electrical Manufactures

Association), PLC adalah suatu alat elektronika digital yang berbasis mikrokontroller

dan menggunakan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan dan mengaplikasikan instruksi – instruksi dari suatu fungsi tertentu, seperti logika, sekuensial, pewaktuan (timing), pencacahan (counting), dan aritmatika dalam rangka mengendalikan mesin-mesin ataupun suatu proses.

PLC merupakan elemen unit pengendali yang fungsi pengendaliannya dapat diprogram sesuai dengan keperluan. Jadi, sebelum digunakan PLC diprogram terlebih dahulu agar proses pengendalian yang terjadi sesuai dengan yang diinginkan.

Piranti ini juga dirancang sedemikian rupa agar tidak hanya para programmer komputer saja yang dapat membuat dan mengubah program-program yang ada di dalamnya melainkan juga dapat dioperasikan oleh para insinyur yang memiliki kemampuan terbatas mengenai pemograman bahasa komputer. Oleh sebab itu para perancang PLC sudah menempatkan sebuah program awal (pre-program) yang memungkinkan program-program kontrol dapat dimasukkan dengan menggunakan bahasa pemograman yang sederhana dan mudah dipahami.

Prinsip kerja PLC sama dengan prinsip relay yaitu berupa saklar on-off, tetapi PLC dipandang lebih menguntungkan dari pada relay pada umumnya. Kemudahan –

(31)

kemudahan yang di dapat dengan menggunakan PLC sebagai unit pengendali adalah sebagai berikut :

1. Fleksibel

Sebelum menggunakan PLC sebagian besar sistem kontrol mesin menggunakan alat kontrol berupa relay ataupun electronic card. Sistem tersebut tidak praktis karena tidak bisa digunakan secara umum. Sebagai contoh pada setiap mesin yang berbeda tipe, maka akan dibutuhkan

electronic card yang berbeda pula sesuai dengan yang dibuat oleh

pabrikannya. Sedangkan PLC bisa digunakan secara umum pada setiap tipe mesin dan kita cukup hanya menyediakan program palikasinya saja.

2. Kemudahan pembuatan dan pengeditan program.

PLC mudah diprogram dengan menggunakan bahasa pemograman yang relatif sederhana dan mudah dipahami serta sebagian besar berhubungan dengan operasi-operasi logika dan penyambungan. Pengeditan program juga dapat dilakukan dengan mudah sesuai dengan kebutuhan.

3. Kemudahan pemeliharaan dan perbaikan

Dibutuhkan banyak waktu pada saat hendak memodifikasi proses pengontrolan dengan menggunakan electronic card maupun relay-relay. Selain itu proses pelacakan pada saat terjadi gangguan akan cukup sulit dilakukan. Tetapi, dengan PLC proses modifikasi dapat dilakukan dengan hanya dengan pemograman ulang (Reprogram) tanpa perlu diinstalasi ulang. Proses pelacakan kesalahan juga dapat dimonitor langsung dengan menggunakan programming tools yang disediakan oleh masing-masing vendor PLC.

(32)

4. Dapat digunakan pada berbagai macam alat

Proses pengontrolan dengan menggunakan PLC dapat dilakukan pada berbagai macam alat maupun mesin, walaupun mesin yang digunakan berbeda-beda jenis maupun tipe. Pemakai hanya perlu menyediakan program aplikasi sesuai dengan PLC yang digunakan dan memogram PLC tersebut agar beroperasi sesuai dengan proses yang diinginkan.

5. Memiliki jumlah kontak relay yang banyak

Setiap PLC memiliki jumlah kontak relay yang cukup banyak. Sedangkan pada relay konvensional jumlah kontaknya terbatas. Pada satu koil internal

relay PLC jumlah kontaknya bisa mencapai ratusan, tetapi hal ini juga

tergantung pada kapasitas memori dari PLC yang digunakan. 6. Memiliki banyak fasilitas dan lebih fungsional

Setiap PLC sudah memiliki fasilitas seperti timer, counter, latch, dan fungsi-fungsi lainnya. Sehingga tidak diperlukan lagi penggunaan timer dan

counter dan fasilitas eksternal lainnya karena sudah ada dalam PLC.

7. Keamanan (security) yang baik

Program PLC yang telah dirancang dapat diproteksi sehingga tidak dapat diubah orang sembarangan. Hal ini berbeda dengan sistem relay konvensional yang sistemnya cenderung lebih terbuka dan memungkinkan setiap orang melakukan perubahan pada sistemnya.

8. Program yang telah dibuat dapat disimpan

Program aplikasi PLC yng telah dirancang dengan mudah dapat disimpan pada CD, disket, dan harddisc komputer seperti program komputer pada

(33)

umumnya. Sehingga program aplikasi yang asli dapat disimpan dan bisa digunakan kembali bila diperlukan.

9. Dapat dimonitoring secara visual

Sebelum program aplikasi yang telah dirancang akan digunakan, maka program tersebut dapat dites terlebih dahulu dalam skala laboratorium dengan menggunakan lampu indikator yang ada pada PLC. Hal ini akan memudahkan proses evaluasi dan penyempurnaan program. Selain itu, program tersebut dapat dimonitoring secara visual dengan menggunakan

programming device yang disediakan masing-masing PLC.

10. Bersifat kokoh dan dirancang untuk dapat beroperasi pada kondisi suhu, kelembaban, getaran, dan tingkat kebisingan yang lebih dari kondisi normal.

Perkembangan PLC berhubungan erat dengan perkembangan mikroprosesor. Oleh karena itu, bila kemampuan mikroprosesor meningkat, maka kemampuan PLC yang menggunakan mikroprosesor tersebut meningkat juga. Saat ini PLC sudah mampu berkomunikasi dengan operator, dengan modul – modul khusus seperti PID, analog I/O, dan komputer untuk suatu proses pengendalian khusus.

Hal – hal mendasar yang harus diketahui dalam pengenalan dan penggunaan PLC sesuai fungsi yang diinginkan adalah :

• Prinsip Kerja Dasar

PLC menerima sinyal input dari peralatan diskrit (on/off) atau analog (sensor). Modul input mengidentifikasi serta mengubah sinyal tersebut ke dalam bentuk tegangan yang sesuai dengan modul input dan mengirimkannya ke CPU (Central Processing Unit). Sinyal input tersebut diolah, kemudian dikirim ke modul

(34)

output berdasarkan program yang telah disimpan di CPU. Bentuk sinyal output

diubah menjadi tegangan yang sesuai dan dipakai untuk menjalankan peralatan

output (actuator) . Selama proses operasinya, CPU sebuah PLC melakukan tiga

operasi utama yaitu (Ketiga proses di bawah dinamakan proses scanning):

o Membaca data masukan (input) melalui perangkat yang disebut modul input.

o Mengeksekusi program kontrol yang telah dirancang dan tersimpan pada memori PLC.

o Memperbaharui data-data pada modul output PLC. Adapun gambar prinsip kerja dasar PLC dapat dilihat dibawah ini.

Gambar 2.8 Prinsip kerja dasar PLC • Sistem Aliran Daya

Sistem aliran daya merupakan prinsip yang digunakan pada pemrograman PLC. Seperti arus yang mengalir pada rangkaian listrik, garis vertikal pada posisi kiri dan kanan adalah rel daya yang diasumsikan sebagai sumber daya untuk mengaktifkan fungsi – fungsi yang terdapat di dalam program yang dibuat.

(35)

Fungsi – fungsi tersebut secara langsung berhubungan dengan rel daya. Kemudian dieksekusi setiap satu kali scan operasi.

Gambar berikut merupakan sistem aliran daya yang menjelaskan fungsi-A aktif jika ada aliran daya melewatinya. Sedangkan agar fungsi-C dapat aktif, maka fungsi-B harus aktif terlebih dahulu untuk melewatkan daya ke fungsi-C. Gambar sistem aliran daya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.9 Sistem Aliran Daya

II.7.1 Komponen - komponen Penyusun PLC

PLC pada dasarnya adalah komputer yang didesain untuk keperluan khusus, sehingga memiliki input dan output yang jelas. Persamaan antara komputer dan PLC dapat dilihat pada kemiripan struktur dasar yang membentuk keduanya. PLC memiliki empat komponen utama , yaitu : Power Supply (catu daya), Processor,

Memori, dan Modul Input / Output.

Kondisi input PLC dibaca, kemudian disimpan dalam memori. PLC akan memproses keadaan input tadi di CPU sesuai dengan instruksi logik yang sudah diprogram. Kondisi output digunakan untuk mengendalikan suatu peralatan tertentu, seperti motor, variabel speed drive, dan sebagainya.

FUNGSI-A

(36)

Dalam hal ini prosessor akan mengontrol peralatan luar yang terkoneksi dengan modul output berdasarkan kondisi perangkat input serta program yang tersimpan di dalam PLC tersebut.

Adapun komponen-komponen utama dari sebuah PLC dijelaskan sebagai berikut :

1. Power Supply

Unit Power supply (catu daya) dibutuhkan untuk mengubah tegangan AC dari sumber menjadi tegangan rendah DC (5 Volt) yang akan digunakan oleh IC dalam CPU PLC untuk beroperasi. Jika terjadi block out Power supply (power off), maka rangkaian power supply pada PLC dilengkapi dengan baterai cadangan (Back-up Battery). Sehingga jika terjadi kegagalan power, maka secara otomatis baterai akan menggantikan power supply utama ke CPU agar program pada memori user tidak hilang.

2. Prosessor

Prosessor merupakan otak PLC, yang berfungsi mengendalikan dan

mengawasi jalannya operasi dalam PLC, dan juga melakukan operasi manipulasi data sesuai dengan instruksi program yang tersimpan dalam memori. Suatu jalur komunikasi internal akan membawa informasi dari dan ke CPU, memori dan unit I/O, dengan dikendalikan oleh Prosessor. Sistem pada CPU PLC berbasis mikroprosesor. Prosessor terintegrasi dengan CPU (Central Processing Unit) pada PLC. Jadi fungsi utama Prosesor pada PLC adalah mengatur tugas dari keseluruhan sistem PLC baik itu berupa fungsi matematis, manipulasi data, tugas-tugas diagnostik, dan lain sebagainya. Mikroprosesor dari sebuah PLC dikategorikan berdasarkan jumlah dan

(37)

panjang ukuran bit dari register prosesor tersebut dan biasanya terdiri dari 8, 16, dan 32 bit. Semakin panjang ukuran jumlah bit, maka akan semakin cepat pula proses yang terjadi pada PLC tersebut. Setiap kali melakukan proses

scanning, prosesor akan mengeluarkan sinyal pada akhir proses scan yang

dinamakan sinyal end-of-scan (EOS). Waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu kali proses scan dinamakan waktu scan (scan time). Waktu scan dapat didefenisikan sebagai waktu total yang diperlukan prosesor unutk mengeksekusi program dan memperbaharui modul input/output nya. Waktu scan dipengaruhi oleh dua faktor yaitu jumlah memori yang diperlukan oleh program yang dirancang dan jenis instruksi yang digunakan dalam program. Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu kali scan dapat bervariasi antara beberapa millidetik, sampai ratusan millidetik.

3. Memori

Memori merupakan area dalam CPU PLC tempat data serta program rancangan disimpan dan dieksekusi oleh prosessor. Pada umumnya memori terbagi atas dua kategori yaitu : volatile memory dan unvolatile memory. Program atau data yang disimpan pada volatile memory kan hilang apabila catu daya PLC mati. Volatile memory juga sering disebut Random Acces

Memory (RAM). Sebagian PLC yang menggunakan RAM dilengkapi dengan

baterai cadangan apabila catu daya sumber mati. Tetapi hal ini juga akan menjadi masalah jika terjadi kegagalan baterai. Hal sebaliknya terjadi pada

unvolatile memory. Yang termasuk dalam kategori unvolatile memory yaitu :

(38)

Memori ini dirancang untuk menyimpan program secara permanen. Secara umum PLC jarang menggunakan ROM untuk menyimpan program pengguna kecuali untuk aplikasi khusus yang programnya tidak akan diubah.

• Programmable Read-Only Memory (PROM)

Merupakan salah satu jenis ROM yang dapat diprogram ulang dengan menggunakan alat pemograman khusus. Memori ini jarang digunakan pada PLC unutk menyimpan program pengguna. Umumnya hanya digunakan pada back up program saja.

• Erasable Programmable Read-Only Memory (EPROM)

Ini merupakan memori sejenis PROM yang dapat diprogram ulang setelah program yang sebelumnya telah tersimpan dihapus dengan menggunakan sinar ultraviolet.

• Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM)

Ini merupakan jenis ROM yang menyerupai RAM dan paling banyak digunakan pada PLC untuk menyimpan program pengguna. Hal ini disebabkan karena dalam mengubah program pada memori ini kita cukup menggunakan perangkat pemograman pada PLC itu sendiri, misalnya : komputer atau mini-programmer. Keunggulan lainnya dari memori jenis ini adalah kemampuan hapus-tulisnya yang berkisar 10.000 kali

Kapasitas memori tertentu yang dimiliki PLC berkisar antara 1 – 64 Kbyte, tergantung dari modul memori yang digunakan.

(39)

4. Modul Input/Output

Unit modul ini berfungsi sebagai perantara/antarmuka PLC dengan proses yang dikendalikan. Unit I/O ini bermacam-macam, tergantung dari jenis PLC-nya, seperti :

• Input : 5V, 24V, 110V, 240V.

• Output : 24V 100mA, 110V 1A, 240V 1A AC. (triac), 240V 2A AC (relay).

Tiap PLC, mempunyai satu macam input dan satu macam output.

Agar penggunaan I/O mudah, digunakan terminal I/O yang berupa terminal dengan memakai sekrup atau plug-in. Tiap I/O memiliki suatu alamat tersendiri yang akan digunakan pada program pada PLC.

5. Modul-modul tambahan

Pada penggunaannya, sering dipakai modul-modul tambahan, seperti : • I/O analog, yang berfungsi sebagai unit I/O untuk sinyal-sinyal analog. • Pengendali PID, yang merupakan suatu modul pengendali proportional,

integral, dan derivative, yang pada saat ini sudah terintegrasi pada

program PLC.

• Komunikasi, yang merupakan perantara PLC dengan PLC lain, komputer, printer, dan sebagainya.

• I/O tambahan • Memori tambahan

Di samping modul-modul diatas, masih banyak lagi modul-modul tambahan yang dapat digunakan pada PLC.

(40)

II.7.2 Perangkat – perangkat Input-Output pada PLC

Bagian Input/Output dari PLC terdiri dari modul input dan output. Sistem I/O membentuk interface dengan peranti medan yang dihubungkan pada pengontrol. Tujuan interface ini adalah untuk kondisi berbagai sinyal yang diterima dari atau dikirimkan ke peranti medan eksternal.

Beberapa contoh peranti input pada PLC antara lain: 1. tombol-tekan / saklar-saklar mekanis

2. saklar pembatas / saklar jarak

3. sensor – sensor dan saklar-saklar fotoelektris 4. Enkoder

5. Pengukur regangan (strain gauge)

6. Detektor ketinggian cairan dan pengukur aliran cairan

7. Keypad

Sedangkan peranti output seperti : 1. kontaktor

2. katup-katup kontrol direksional / keran solenoid

3. motor DC, motor AC, motor langkah ( stepper motor ) 4. lampu indikator.

(41)

BAB III

MEKANISME KERJA MESIN FILLER

III.1 Mekanisme Kerja Mesin Filler

Mesin filler ini menggunakan sistem perlawanan tekanan. Bila pada ruang tertutup (tanpa ada kebocoran) di tiupkan dengan udara (gas) dari atas maka pada ruangan tersebut akan terjadi perlawanan tekanan dari bawah yang sama besarnya. Begitu pula dengan mesin filler ini, air terlebih dahulu pada bottlen plate, pastikan bahwa proses sanitasi telah di lakukan dengan benar, suplai udara bertekanan dan CO2 ada dan cukup serta flavour(campuran) yang ada sesuai dengan rencana produksi dan pastikan juga bahwa ketinggian filler dan crowner sudah sesuai dengan botol yang akan di produksi. Kemudian periksa dan atur posisi valve pada beverage line sesuai dengan standartnya. Untuk lebih jelasnya, proses pengisian minuman dapat dilihat pada keterangan berikut yang dikenal dalam 4 langkah pengisian :

1. Counter pressure The bottle

Counter pressure adalah pemindahan udara (gas) dari filler bowl ke dalam yang mempunyai tekanan yang sama sehingga produk akan mengalir ke dalam bowl.

2. Pengisi produk

Ketika tekanan di dalam botol dan filler yang sudah sama, sebuah pegas secara otomatis akan membuka valve yang menyebabkan produk masuk ke dalam botol dan umbrella (selaput) mengarahkan produk mengalir ke dalam melalui sisi bagian dalam botol. Adapun gambar pengisi produk dapat dilihat pada gambar berikut ini :

(42)

Gambar 3.1 Pengisian Produk

3. Pengontrol tinggi permukaan air dalam botol dan bejana

Lubang dalam vent tube sudah di atur kembali ketinggiannya sehingga ketika produk mencapai tinggi permukaan yang telah ditentukan maka akan tertutup lubang tersebut. Dengan terhentinya pengambilan gas, tekanan di ruang atas botol ataupun ruang di atas bejana akan naik dan aliran akan menjadi berhenti. Adapun pengontrol tinggi permukaan dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

(43)

Gambar 3.2 Pengontrolan Ketinggian Dengan Menggunakan PLC Sniffing

Adalah sebuah alat yang akan membuka valve untuk membuang sisa udara keluar dari botol di atas permukaan produk melalui lubang kecil.

4. Product Charge Position

Piston diambil kembali dari silinder sehingga produk tersedot ke dalam silinder. Sebuah katup rotari kemudian berubah posisi sehingga produk kemudian didorong keluar dari nozzle, bukan kembali ke hopper (penampungan). Product Charge Position dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

(44)

(45)

III.2 Rangkaian Kontrol Mesin Filler

Gambar 1.2. Layout Rangkaian kontrol filler Keterangan gambar :

1. Kontrol Daya Utama.

Digunakan untuk mengontrol tegangan sumber dengan tegangan yang di suplai dengan komponen-komponen kontrol dan juga digunakan untuk mencegah kerusakan pada peralatan kontrol yang di sebabkan karena tidak sesuainya antara tegangan sumber dengan tegangan nominalnya.

2. Kontrol motor filler (pengisian).

Adalah sebuah motor induksi belitan yang digunakan sebagai penggerak utama. Motor ini diasut langsung dari jala-jala dengan mengoperasikan sebuah tombol tekan. Pengaturan kecepatan motor diatur dengan menggunakan converter.

Bejana

(46)

3. Pengaturan ketinggian bowl (bowl high adjustment).

Sebelum proses pengisian dimulai terlebih dahulu diatur ketinggian bowl (pelampung). Pada bowl high adjustment tegangan yang digunakan untuk mengatur ketinggian bowl agar dalam pengisian tidak terjadi kekurangan atau kelebihan standart pengisian dapat di atur sesuai dengan ukuran botol yang ada. Kontrol bowl high adjustment ini menggunakan dua buah limit switch yang berfungsi untuk men-OFF-kan motor apabila ketinggian yang diinginkan sudah dicapai.

4. Pengaturan ketinggian crown (crown height adjustment).

Setelah bowl (pelampung) diatur maka ketinggian crowner pun juga harus diatur. Untuk mengantisipasi tidak sampainya tutup botol pada mulut botol pecah karena tekanan yang begitu keras dari mesin crowner. Pengaturannya dapat dikontrol dengan pengasutan motor putar balik yang dinaikan dan diturunkan sesuai dengan ketinggian bowl yang akan diisi.

5. Kontrol manual katub pengisian dan penyemprotan vebt tube (Manual control

filling and manual tube sprayer).

Bila terjadi gangguan (botol pecah) maka vent tube harus dibersihkan untuk mencegah masuknya pecahan botol ke dalam minuman.

6. Kontrol penyemprotan tabel otomatis (Automatic table sprayer).

Dioperasikan dengan menggunakan sebuah timer on/off delay yang berfungsi untuk mengatur waktu dan menutup solenoid valve.

7. Kontrol penggerak utama setengah kecepatan (in feet). 8. Kontrol main drive filler stop (out stop).

(47)

BAB IV ANALISA PROSES IV.1 Analisa Proses

Mesin filler ini menggunakan sistem perlawanan tekanan. Bila pada ruang tertutup (tanpa ada kebocoran) di tiupkan dengan udara (gas) dari atas maka pada ruangan tersebut akan terjadi perlawanan tekanan dari bawah yang sama besarnya. Begitu pula dengan mesin filler ini, air terlebih dahulu pada bottlen plate, pastikan bahwa proses sanitasi telah di lakukan dengan benar, suplai udara bertekanan dan CO2 ada dan cukup serta flavour (campuran) yang ada sesuai dengan rencana produksi dan pastikan juga bahwa ketinggian filler dan crowner sudah sesuai dengan botol yang akan di produksi. Gambar skematik mesin filler dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

(48)

Tahap pertama untuk menghasilkan Coca-Cola sangat sederhana, yaitu membuat sirup yang terdiri dari gula dan air. Airnya disaring dengan seksama karena bagi

Coca-Cola bahan baku berkualitas tinggi sangat mutlak diperlukan.

Untuk memastikan bahwa air yang digunakan untuk produk botol dan kaleng benar-benar bersih dan murni, air tersebut disaring. Para teknisi pengawasan mutu menguji air tersebut berkali-kali sebelum digunakan untuk membuat produk akhir.

Pemeriksaan dan pengujian berlanjut. Perangkat canggih membantu para teknisi memeriksa segala segi proses, mulai dari kondisi tiap kemasan hingga kadar karbondioksida, rasa dan kandungan sirup. Pada tahap ini, campuran sirup diperiksa. Sirup kemudian ditambahkan dengan konsentrat “Coca-Cola”. Sari rasa untuk “Coca-Cola” ini dibuat di pabrik-pabrik The Coca-Cola Company dan hingga kini tetap merupakan rahasia dagang terbesar di dunia. Teknisi kemudian mencicipi, memeriksa dan mencatat campuran setiap batch sirup dengan seksama. Setelah pencampuran, cairan siap untuk diberi tambahan karbondioksida. Pengawasan mutu yang amat ketat adalah alas an mengapa “Coca-Cola” dikenal sebagai minuman yang memiliki kadar soda yang paling sempurna.

Rangkaian botol dari gelas atau plastik PET (Polyethelyne terephthalate) maupun kaleng sekarang dalam jumlah sangat besar siap untuk diisi dengan produk akhir. Botol-botol pun harus melalui pemeriksaan yang amat teliti. Pertama-tama dicuci dan dibasuh kemudian diperiksa secara elektronik dan manual. Barulah boto-botol tersebut siap dengan menggunakan mesin filler dengan kapaitas 600 botol/menit. Dan keseluruhan rangkaian ini terhubung dengan sistem PLC SIEMENS

S7-200. Adapun gambar rangkaian botol di dalam Mesin Filler dapat dilihat pada

(49)

Gambar 4.2 Rangkaian Botol di Dalam Mesin Filler

Botol demi botol diletakkan di atas ban berjalan agar dapat terisi secara otomatis. Cara tersebut menjamin jumlah dalam tiap botol akurat, dan penutupan botol secara otomatis menjamin kadar higienis yang sempurna pula. Dengan menggunakan mesin induksi dengan kecepatan putaran motor 930 rpm.adapun spesifikasi dari motor induksi tersebut adalah sebagai berikut :

Motor Penggerak : Putaran : 930 rpm Arus : 2.0 Ampere Tegangan : 380 Volt Daya : 0,75 kW Gear Box :

Merk : SHIMATZU GEARED MOTOR Ratio : 30 : 1

Power : 0.75 kW Type : EF AT

Type of Bearing : - Intermediete Shaft 6204 -Output Shaft 6307Z – 6207 Type of Seal : D355511

Kemudian botol diisidengan cairan bahan baku dengan kapasitas 295 ml,untuk menjaga hal ini supaya mendapatkan hasil sesuai dengan set point maka

(50)

digunakan sensor photo transistor dan infra merah. Dimana Photo transistor tersebut memiliki karakteristik sebagai berikut :

• Pendeteksi jarak dekat Infra merah. • Bisa dikuatkan sampai 100 sampai 1500. • Respon waktu cukup cepat.

• Bisa digunakan dalam jarak lebar.

• Bisa dipasangkan dengan (hampir) semua penghasil cahaya atau cahaya yang dekat dengan inframerah, seperti IRED (infrared led),

Neon, Fluorescent, lampu bohlam, cahaya laser dan api.

Gambar proses pengisian botol dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.3 Proses pengisian Botol

Akhirnya, botol-botol diberi label, kode produksi dan dikemas dalam karton-karton atau dimasukkan ke dalam krat. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada blok diagram berikut ini :

(51)

Set Point

Input output

Gambar 4.4 Blok Diagram Rangkaian Proses Mesin Filler

4.2 Analisa Data

Seluruh angkaian proses pada mesin filler ini dihubungkan dengan mesin

filler yang semuanya sudah terprogram dan terkendali. Adapun PLC yang digunakan

pada msin filler adalah sebagai berikut :

Kontroller

PLC TIPE

SIEMENS S7-200 Mesin Filler

Transmitter

Model : S7 - 200

100 – 240 VAC 50 / 60 Hz

35 VA

Max

2.5 A 240 VAC

Resistif Load

Input

/

Output

: 24 / 16

(52)

Spesifikasi tersebut menunjukkan bahwa PLC yang digunakan dapat beroperasi pada suplai tegangan 100 – 240 VAC dengan frekuensi 50/60 Hz, dan memiliki arus kerja sebesar 2.5 A untuk beban resistif. Selain itu, PLC ini memiliki jumlah terminal input 24 buah dan terminal output sebanyak 16 buah, sedangkan tegangan kerja internalnya sebesar 24 VDC. Sehingga semua input yang digunakan bekerja pada tegangan 24 VDC dan semua terminal output memiliki tegangan 100 – 240 V AC.

Pada dasarnya setiap vendor PLC memiliki software pendukungnya masing, seperti : PLC OMRON yang menggunakan program CX, PLC MITSUBISHI yang menggunakan program MELSOFT seri GX Developer, PLC LG yang menggunakan program KGL_Win, dan SIEMENS sendiri yang menggunakan S-7 Mikro win . Program pendukung (software support) ini bertujuan agar setiap pengguna personal komputer yang bermaksud untuk menggunakan PLC sebagai alat kontrol dapat berkomunikasi dengan PLC itu sendiri. Walaupun setiap merk PLC menggunakan

software yang berbeda-beda, namun pada dasarnya sistem operasionalnya sama saja.

Siemens S-7 Mikro win memiliki (8) delapan simbol dasar yang digunakan pada pemogramannya. Setiap simbol memiliki keunikan tersendiri. Kedelapan simbol tersebut antara lain :

 I : digunakan sebagai simbol input PLC  Q : digunakan sebagai simbol output PLC  T : digunakan sebagai simbol timer pada PLC

 C : digunakan sebagai simbol counter (pencacah) pada PLC  M : digunakan sebagai simbol memori internal

(53)

 V : digunakan sebagai simbol memori variabel internal  HC : digunakan sebagai simbol high speed counter

Semua simbol di atas juga dikenal dengan Bit. Ini berarti bahwa semua peralatan yang diwakili oleh simbol – simbol tersebut akan bekerja hanya pada dua keadaan yaitu : ON atau OFF, logika 1 atau logika 0. Bagian ini akan membahas secara singkat cara menggunakan software Siemens S7 Mikro Win.

Berikut akan kita bahas tentang operansional Mikro Win sebagai suppot software PLC Siemens tipe S7. yang akan kita bahas adalah bagaimana cara berkomunikasi dengan PLC, cara pembuatan ladder diagram dan cara transfer program. Berbeda dengan support software program sebelumnya, pada Mikro win S7 hanya bisa support dengan PLC siemens tipe S7 dan tidak bisa di gunakan untuk PLC Siemens dengan tipe lain. Gambar 4.5 adalah menu tampilan awal untuk Software Mikro Win S7 pada saat kita membuka software tersebut, cara operasionalnya adalah :

1. Proses penginstalasian software Siemens S7 Mikro Win dimulai dengan menginstal melalui ikon setup.exe pada master softcopy. Gambar menu tampilan proses penginstalan software S7 Mikro win dapat dilihat pada dibawah ini.

(54)

Gambar 4.5 Menu tampilan proses penginstalan software S7 Mikro Win

2. Pada software ini kita tidak perlu memilih tipe PLC yang akan digunakan karena tipe PLC-nya sudah ditentukan, yakni tipe S7 Mikro Win.

3. untuk membuat ladder diagram, kita pilih pada toolbar yang terlihat pada Gambar dibawah ini.

(55)

5. untuk proses pembuatan ledder diagram tersebut, pertama sekali klik tanda Pada toolbar yang adalah simbol untuk membuat alamat kontak.

NO (normaly open). Selanjutnya akan tampil menu seperti yang terlihat pada gambar 4.3. (A).

(56)

Gambar 4.7 Menu tampilan untuk membuat input

6. Kemudian isikan alamat kontak yang akan digunakan pada kolom (???). Sebagai contoh pada poin 4, alamat kontak input adalah I1.0, kemudian tekan

Enter.

7. kemudian klik pada toolbar yang merupakan simbol untuk membuat alamat output. Akan tampil menu seperti gambar 4.3.(B).

(57)

Gambar 4.8 Menu tampilan untuk membuat output

8. Kemudian isikan alamat output yang akan digunakan, pada kolom (???) Sebagai contoh pada point 4, alamat output yang digunakan Q.1.0, kemudian tekan Enter.

9. setelah selesai membuat ladder diagram, kita tidak perlu memberi instruksi

END pada program, karena secara otomatis akan tersimpan dalam program.

10. sebelum di-download, program harus di-compile terlebih dahulu dengan cara

klik pada toolbar atau klik menu PLC, maka akan tampil menu

compile program.

11. tujuan compile program adalah untuk mendeteksi apakah ladder digram yang dibuat sudah benar atau belum. Juga untuk mengetahui apakah jika terjadi error pada ledder diagram.

(58)

12. bila tidak terdapat error, program siap untuk di transfer ke PLC

13. klik pada toolbar untuk mendownload program dari komputer ke PLC

14. klik pada toolbar untuk upload program dari PLC ke komputer.

15. setelah selesai proses dowlnoad program, maka program sudah tersimpan

pada CPU PLC. Untuk menjalankan PLC, klik pada toolbar sebagai perintah RUN, dan PLC akan beroperasi normal.

(59)

Melalui menu file

Klik langsung

Gambar 4.10 Menu tampilan untuk upload program dari PLC ke komputer

Melalu menu file

Klik langsung

(60)

(61)

BAB V PENUTUP

5.1. KESIMPULAN

Berdasarkan Penelitian dan Studi kasus yang telah dilakukan maka disimpulkan sebagai berikut :

1. Mesin filler menggunakan sistem perlawanan tekanan. Bila pada ruang tertutup (tanpa ada kebocoran) di tiupkan dengan udara (gas) dari atas maka pada ruangan tersebut akan terjadi perlawanan tekanan dari bawah yang sama besarnya.

2. Perancangan sebuah proses kontrol dengan menggunakan PLC relatif lebih mudah dipahami karena sudah menggunakan bahasa pemograman yang bersifat visual. Sehingga setiap pemakai dapat belajar tanpa harus menyediakan perangkat pemograman tambahan. Selain itu PLC juga menyediakan beragam metode pemograman seperti : ladder diagram,

instruction list/mnemonic code, diagram blok fungsional, fungsi

terstruktur, dan teks terstruktur. Sehingga, pemakai dapat memilih metode pemograman sesuai dengan keahliannya.

3. Proses perancangan suatu proses kontrol dengan menggunakan PLC yang melibatkan banyak input dan output harus terlebih dahulu memperhatikan besar tegangan kerja PLC yang hendak digunakan , serta besar sumber tegangan yang dibutuhkan PLC untuk beroperasi. PLC SIEMENS S7 200

(62)

tegangan kerja internal 24 VDC dengan besar tegangan sumber 100-240VAC dengan besar tegangan keluaran 100-240 VAC.

5.2. SARAN

1. Penulis menyadari bahwa aplikasi pengontrolan Mesin filler yang dioperasikan ini jauh dari yang diharapkan. Hal ini juga disebabkan karena terbatasnya pengetahuan dan perangkat pendukung pengontrolan yang tersedia. Oleh sebab itu, keaktifan mahasiswa dan dana pendukung dari Departemen Teknik Elektro FT. USU sangat diperlukan untuk mengembangkan pengetahuan mahasiswa tentang kontrol otomatis yang salah satu sarananya adalah menggunakan PLC (Programmable Logic

(63)

DAFTAR PUSTAKA

1. Bolton, W. , “ Pemograman Logic Controller (PLC) : Sebuah Pengantar “; alih bahasa : Irzam Harman, Jakarta : Erlangga , 2004.

2. Djuhana Djoekardi., ” Mesin-Mesin Listrik Motor Induksi Revisi Ke-2 ”, UniversitasTrisakti, Jakarta, 2001.

3. Eko Putra, Agfianto. , “ PLC : Konsep, Pemograman dan Aplikasi (Omron CPM1A/CPM2A dan Pemograman Relai.” penerbit Gava Media. Edisi pertama, cetakan kedua, 2007 .

4. PT. Coca Cola, ” Buku Panduan Mesin Filler ” Jakarta 1996

5. Setiawan, Iwan . “ Programmable Logic Controller (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol ” , Yogyakarta : Andi, 2006.

6. Suhendar . “ Programmable Logic Controllers, PLC dalam dasar-dasar sistem kendali motor listrik”. Edisi pertama- yogyakarta; penerbit Graha ilmu, 2005.

7. Yulianto, Anang. “ Panduan Praktis Belajar PLC ( Programmable Logic

(64)

(65)

(66)

(1)