Upload
fatma-sakinah
View
78
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
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