TUGAS OTOMASI

IMPLEMENTASI SWITCH ATAU RELAY PADA SISTEM

PENGEMAS DAN PENYEGEL MINUMAN BOTOL YANG

DAPAT MENDETEKSI SAAT BOTOL TELAH PENUH TERISI

Disusun Oleh:

KELOMPOK 2

1. Abullah I0310002

2. Adhika Nandiwardhana I0310005

3. Dionisius Johan I0310013

4. Fatma Fitriana S. I0310017

5. Nerissa Arviana I0310031

6. yuni Wijayanti I0310045

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK INDUSTRI

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

BAB I

PENDAHULUAN

A. PLC (Programmable Logic Controllers)

Programmable Logic Controllers (PLC) adalah komputer elektronik yang

mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai

tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam. Definisi Programmable Logic

Controller menurut Capiel (1982) adalah sistem elektronik yang beroperasi secara

digital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini

menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal

instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti

logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol

mesin atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun analog.

PLC (Programmable Logic Controller) atau Kontrol Logika Terprogram

adalah suatu microprosessor yang digunakan untuk otomasi proses industri seperti

pengawasan dan pengontrolan mesin di jalur perakitan suatu pabrik. PLC

memiliki perangkat masukan dan keluaran yang digunakan untuk berhubungan

dengan perangkat luar seperti sensor, relai, contactor dll.

Hampir segala macam proses produksi di bidang industri dapat diotomasi

dengan menggunakan PLC. Kecepatan dan akurasi dari operasi bisa meningkat

jauh lebih baik menggunakan sistem kontrol ini. Keunggulan dari PLC adalah

kemampuannya untuk mengubah dan meniru proses operasi di saat yang

bersamaan dengan komunikasi dan pengumpulan informasi-informasi vital.

Berdasarkan namanya, konsep PLC adalah sebagai berikut :

1. Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk

menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah diubah-

ubah fungsi atau kegunaannya.

2. Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara

aritmatik dan logic (ALU), yakni melakukan operasi membandingkan,

menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi, negasi, AND, OR,

dan lain sebagainya.

3. Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan mengatur

proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.

PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay sequensial

dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini juga dapat

dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak memiliki pengetahuan di

bidang pengoperasian komputer secara khusus. PLC ini memiliki bahasa

pemrograman yang mudah dipahami dan dapat dioperasikan bila program yang

telah dibuat dengan menggunakan software yang sesuai dengan jenis PLC yang

digunakan sudah dimasukkan. Alat ini bekerja berdasarkan input-input yang ada

dan tergantung dari keadaan pada suatu waktu tertentu yang kemudian akan

meng-ON atau meng-OFF kan output-output. 1 menunjukkan bahwa keadaan

yang diharapkan terpenuhi sedangkan 0 berarti keadaan yang diharapkan tidak

terpenuhi. PLC juga dapat diterapkan untuk pengendalian sistem yang memiliki

output banyak.

Fungsi dan kegunaan PLC sangat luas. Dalam prakteknya PLC dapat

dibagi secara umum dan secara khusus. Secara umum fungsi PLC adalah sebagai

berikut:

1. Sekuensial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi output

yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan

(sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step atau langkah dalam

proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat.

2. Monitoring Plant. PLC secara terus menerus memonitor status suatu

sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan

mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang

dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan

pesan tersebut pada operator.

Sedangkan fungsi PLC secara khusus adalah dapat memberikan input ke

CNC (Computerized Numerical Control). Beberapa PLC dapat memberikan input

ke CNC untuk kepentingan pemrosesan lebih lanjut. CNC bila dibandingkan

dengan PLC mempunyai ketelitian yang lebih tinggi dan lebih mahal harganya.

CNC biasanya dipakai untuk proses finishing, membentuk benda kerja, moulding

dan sebagainya.

Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima sinyal masukan proses yang

dikendalikan lalu melakukan serangkaian instruksi logika terhadap sinyal

masukan tersebut sesuai dengan program yang tersimpan dalam memori lalu

menghasilkan sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan. 

B. Microcontroller (Pengendali Mikro)

Microcontroller atau Pengendali Mikro merupakan sistem mikroprosesor

lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip. Microcontroller berbeda dari

mikroprosesor serba guna yang digunakan dalam sebuah PC, karena sebuah

microcontroller umumnya telah berisi komponen pendukung sistem minimal

mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O. Atau dengan kata lain

Microcontroller adalah suatu keping IC dimana terdapat microprosessor dan

memori program (ROM) serta memori serbaguna (RAM).

Kelebihan utama dari Microcontroller ialah telah tersedianya RAM dan

peralatan I/O Pendukung sehingga ukuran board microcontroller menjadi sangat

ringkas.

C. Sensor

Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya

perubahan lingkungan fisik atau kimia. Ada 2 macam sensor, yaitu :

1. Inframerah adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang lebih

panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang

radio. Namanya berarti "bawah merah" (dari bahasa Latin infra, "bawah"),

merah merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang

terpanjang.

2. Foto transistor adalah sebuah benda padat pendeteksi cahaya yang

memiliki gain internal.

Foto transistor memiliki karakteristik :

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 (infrred led), Neon,

Fluorescent, lampu bohlam, cahaya laser dan api.

Mempunyai karakteristik seperti transistor, kecuali bagian basis digantikan

oleh besar cahaya yang diterima.

BAB II

IMPLEMENTASI SWITCH ATAU RELAY PADA PROSES SISTEM

PENGEMAS DAN PENYEGEL MINUMAN BOTOL

Dalam arti harfiah, filling tidak lebih dari tugas yang dilakukan oleh mesin

yang bekerja mengemas produk cair seperti minuman atau air. Saat ini, pasar

minuman kemasan menawarkan peluang usaha yang cukup menjanjikan.

Sehingga untuk memaksimalkan keuntungan hal penting yang perlu dilakukan

oleh perusahaan adalah memiliki teknologi yang diperlukan untuk menjaga

perusahaan selangkah lebih maju dari kompetisi. Menciptakan produk jenis baru,

menumbuhkan pasar terhadap produk sendiri (dominansi pasar), dan melakukan

diferensiasi secara konstan (baik dari segi kemasan maupun format produk)

merupakan hal-hal yang perlu mendapat perhatian khusus untuk menunjukkan

bahwa tingkat feksibilitas perusahaan yang tinggi adalah suatu prioritas.

Kondisi penting untuk menciptakan feksibilitas perusahaan untuk

mencapai keuntungan yang nyata adalah melakukan efisiensi pada line proses

pengisian botol.

Terdapat tiga teknologi yang digunakan untuk melakukan filling pada

botol :

1. Dengan sensor ketinggian air pada tabung pengisi

Teknologi ini merupakan jenis yang paling tradisional dan umum

digunakan pada mesin filling. Tingkat fill ditentukan oleh panjang tabung

yang masuk botol, selama tahap filling. Secara umum, untuk mengubah

ketinggian air dalam botol, posisi selang pengisi tabung juga harus diubah.

2. Dengan flow meter

Teknologi ini merupakan jenis filling dengan mengukur volume cairan

yang masuk ke dalam botol. Flow meter (indikator magnet) pada tabung

pengisi digunakan sebagai indikator volume air yang keluar. Mesin filling

yang menggunakan teknologi ini disebut juga mesin filling elektronik.

3. Berdasarkan berat

Jenis mesin filling ini bekerja dengan mengukur berat produk yang masuk

ke dalam botol, yakni berat total produk dikurangi berat botol. Terdapat

sebuah sel beban pada setiap katup filling yang berfungai mengukur berat.

Mesin filling yang menggunakan teknologi ini disebut juga mesin

elektronik par excellence.

Cara kerja sistem pengemas dan penyegel minuman botol yang dapat

mendeteksi saat botol telah penuh terisi dapat dijelaskan melalui bagan berikut:

Konveyor berputar Sensor 1 mendeteksi adanya botol yang lewat

Motor konveyor berhenti katup (valve) membuka sehingga botol terisi

minuman Sensor 2 mendeteksi cairan dalam botol penuh katup

(valve) menutup dan motor konveyor 1 akan berjalan lagi Sensor 3

mendeteksi botol yang sudah terisi, plunger penutup botol akan aktif.

A. Deteksi Botol Menggunakan Sensor

Awalnya botol diletakkan pada masing-masing pencekam yang terdapat

pada sisi input conveyor. Sensor IR digunakan untuk mendeteksi keberadaan

botol pada pencekam. Proses filling dan capping pada botol berlangsung

tergantung pada output sensor. Waktu delay diberikan untuk memberikan waktu

setting pada botol. Ketika botol 1 datang, status bit yang bersangkutan yang

terdapat pada PLC, yang awalnya diatur dengan nilai 1, kemudian diubah

menjadi 0. Output dari sensor diteruskan ke PLC inlah yang kemudian akan

menjadi patokan dasar pada proses mengisi dan capping untuk botol berlangsung.

Jadi jika semua botol berjumlah n hadir di sisi input maka sensor memberikan

output sesuai dengan PLC dan kemudian pada gilirannya akan merubah switch

on pada pompa yang sesuai untuk mengisi selama operasi berlangsung. Jika botol

tertentu tidak melewati sensor dan tidak menyajikan output apapun, maka pompa

yang berhubungan akan tetap dalam keadaan off.

B. Operasi Pengisian

Setelah botol terdeteksi di sisi input motor conveyor, maka akan

menyebabkan saklar on dan mulai bergerak ke arah depan. Botol kemudian akan

mencapai posisi yang diinginkan untuk mengisi dan conveyor berhenti. Pompa

yang sesuai pada tangki proses beralih menjadi keadaan ON dan proses pengisian

botol akan berlangsung. Jika hanya ada 1 botol yang datang maka hanya pompa 1

yang akan berubah menjadi kondisi on sedangkan pompa 2 dan pompa 3 akan

tetap dalam keadaan off. Terdapat tiga tangki utama pada proses pengisian ini

yaitu: tangki proses, terdiri dari tangki larutan berkonsentrasi (tangki 1) dan tangki

untuk menyimpan air (tangki 2) Tangki 1 dan tangki 2 masing-masing memiliki

sensor tingkat rendah dan sensor tingkat tinggi (LLS dan HLS). Tangki proses itu

sendiri memiliki sensor tiga tingkat (LLS, HLS dan MLS). MLS digunakan untuk

menunjukkan tingkat tengah tangki. Ketika cairan dalam tangki proses mencapai

di sensor tingkat rendah (LLS), maka pompa dalam tangki 1 dan 2 akan dalam

keadaan on sehingga tangki proses bisa dipenuhi. Bila tingkat cairan mencapai

pada sensor tingkat tinggi (HLS) maka pompa tangki 1 dan 2 akan berubah posisi

ke posisi off.

C. Definisi Volume oleh User

Operasi pengisian berdasarkan pada User Defined Volume. Volume yang

diinginkan kemudian ditetapkan pada PLC sehingga volume pengisian yang

ditentukan dapat dilakukan pada botol-botol yang akan diisi. Lama proses

pengisian ditentukan dengan timer. Dengan demikian pompa akan dalam keadaan

on selama timer menyala dan mati ketika timer berhenti. Setelah proses pengisian

dilakukan maka conveyor mulai bergerak lagi.

D. Operasi Penutupan

Botol diangkut ke pengaturan capping. Sensor IR menjaga botol agar di

posisi yang diinginkan selama capping berlangsung. Setelah botol mencapai

posisi, motor conveyor switch OFF.

Proses penutupan botol dilakukan dengan menggunakan pengaturan aktuator.

Tiga aktuator yang bergerak dalam arah maju dan mundur yang digunakan

untuk menutup botol. Aktuator menerapkan gaya pada tutup yang ditempatkan

di masing-masing pemegang. Gaya ini membantu tutup untuk masuk ke dalam

botol pada posisi yang dibutuhkan. Serupa dengan mengisi, jika botol tertentu

tidak hadir itu tidak bisa dibatasi. Dengan demikian capping dilakukan dan

conveyor mulai bergerak lagi. Ketika operasi capping untuk satu batch dilakukan

bersamaan dengan itu proses operasi mengisi untuk batch yang lain terjadi.

Seluruh urutan operasi berlanjut sampai tidak ada botol yang siap untuk diisi.

Semua ini dikoordinasikan secara otomatis dengan menggunakan PLC. PLC

mendapat masukan dari perangkat input dan mengirimkan sinyal ke perangkat

output bervariasi tergantung pada kondisi yang dimasukkan ke dalam PLC. Jadi

botol bisa diisi dan ditutup.

Gambar 1. Gambar sistem mesin pengisi dan penutup botol otomatis

Gambar 2. Rangkaian sensor yang ada pada saat konveyor berputar

Gambar 3. Saat sensor 1 mendeteksi adanya botol yang lewat

Gambar 4. Katup (valve) membuka sehingga botol terisi minuman

Gambar 5. Detail valve pada mesin filling

Gambar 6. Mesin pengisian pada minuman kemasan

Gambar 7. Mesin penutup botol

Gambar 8. Sensor 3 mendeteksi botol yang sudah terisi,

plunger penutup botol akan aktif.

Gambar 9. Contoh produk dalam botol kemasan