RANCANG BANGUN SISTEM SORTIR PRODUK ...repository.unair.ac.id/55296/13/FV.OSI.44-16 Rah...

RANCANG BANGUN SISTEM SORTIR PRODUK KEMASAN

BERDASARKAN BERAT BERBASIS PLC

( BAGIAN I )

TUGAS AKHIR

Oleh :

Rizky Rahmatullah

NIM.081310213016

PROGRAM STUDI D3 OTOMASI SISTEM INSTRUMENTASI

DEPARTEMEN TEKNIK

FAKULTAS VOKASI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2016

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN SISTEM .... RIZKY RAHMATULLAH

iv

PEDOMAN PENGGUNAAN PROYEK AKHIR

Proyek akhir ini tidak dipublikasikan, namun tersedia diperpustakaan dalam

lingkungan Universitas Airlangga. Diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi

kepustakaan, tetapi peengutipan seijin penulis dan harus menyebutkan dumber aslinya

sesuai kebiasaan ilmiah.

Dokumen proyek akhir ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.



v

KATA PENGANTAR

Segala Puji syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang

memberikan segala nikmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan Proyek Akhir yang berjudul “Rancang Bangun Konveyor

untuk Sistem Sortir Produk kemasan Berdasarkan Berat Berbasis PLC”.

Selama menyusun proyek akhir ini, banyak bantuan moril maupun

materil yang telah penulis peroleh dari berbagai pihak, baik secara

langsung maupun tidak langsung. Untuk itu dengan segala kerendahan hati,

penulis menyampaikan terima kasih kepada :

1. Allah SWT yang telah memberikan ridho, hidayah dan anugerah yang

luar biasa.

2. Keluarga tercinta, Ayah, Ibu, Adik tersayang yang telah memberikan

segenap do’a dan dukungan kepada penulis.

3. Bapak Dr. H. Widi Hidayat,SE.,M.Si.,Ak.,CMA.,CA selaku Dekan

Fakultas Vokasi Universitas Airlangga.

4. Ibu Ir. Dyah Herawatie, M.Si. selaku Ketua Departemen Teknik,

Fakultas Vokasi Universitas Airlangga.

5. Bapak Winarno, S.Si.,M.T. selaku Ketua Program Studi D3 Otomasi

Sistem Instrumentasi Departemen Teknik Universitas Airlangga

Surabaya.

6. Bapak Akif Rahmatillah,S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing yang

telah banyak memberikan arahan, bimbingan, masukan, kepada penulis

sehingga terselesaikannya Laporan Tugas Akhir ini.

7. Bapak Franky Chandra,S.T.,M.T. selaku Konsultan yang banyak

memberikan arahan, bimbingan, masukan, beserta ketulusan hati dalam

membimbing penulis hingga terselesaikannya Laporan Tugas Akhir ini.

8. Bapak Drs Muzakki, yang telah membatu banyak hal dalam proses

pembuatan alat ini hingga terselesaikannya pembuatan Tugas Akhir ini.

9. Bapak Riky Tri Yunardi, S.T.,M.T yang telah membatu banyak hal

dalam proses pembuatan alat ini baik itu hardware dan juga software.



vi

10. Teman – teman D3 OSI 2013 yang telah memberikan motivasi dalam

proses pembuatan Tugas Akhir ini.

11. Prasetyani Milta Adhilla yang selalu memberi motivasi dan

menunggu proses pembuatan alat dari pagi sampai sore.

12. Semua pihak yang telah memberikan bantuan kepada penulis.

Akhir kata, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang

membangun demi penyempurnaan tugas akhir ini.

Surabaya, 1 Agustus 2016

Penulis



vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................... iii PEDOMAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR ..................................................... iv

KATA PENGANTAR .............................................................................................. v

DAFTAR ISI............................................................................................................. vii ABSTRAK ................................................................................................................ xi BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................. 2

1.3 Batasan Masalah ................................................................................................ 2

1.4 Tujuan Tugas Akhir ........................................................................................... 2

1.5 Manfaat Tugas Akhir ......................................................................................... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 4

2.1 Produk Kemasan………………. ....................................................................... 3

2.2 Power supply………………………………………………………………………….. 3 2.3 PLC OMRON CP1L .......................................................................................... 5

2.3.1 Prinsip Kerja PLC ......................................................................................... 8

2.3.2 PLC OMRON Sysmac CP1L ........................................................................ 9

2.3.3 Bagian-Bagian Umum PLC OMRON CP1L ................................................. 9

2.3.4 Port Terminal Input Output PLC OMRON CP1L ........................................ 10

2.4 Relay ................................................................................................................... 12

2.5 Driver motor ...................................................................................................... 13

2.6 Motor DC ........................................................................................................... 14

2.7 Arduino Uno ....................................................................................................... 15

2.8 LCD (Liquid Crystal Display) ........................................................................... 18

2.9 Sensor Load cell ................................................................................................. 18 2.10 Modul Amplifier AD620……………................................................................ 20 2.11 Limit switch ….. ................................................................................................ 21 2.12 Modul Photodioe............................................................................................... 22 2.11 Rangkaian Komparator...................................................................................... 23 BAB III METODE PERANCANGAN .................................................................26

3.1 Tempat dan Waktu Perancangan ......................................................................... 26

3.2 Bahan dan Peralatan ........................................................................................... 26

3.3 Prosedur Perancangan ......................................................................................... 27

3.3.1 Sketsa Mekanik Plant ................................................................................... 28 3.3.2 Diagram Blok Instrumentasi........................................................................30 3.3.3 Perancangan Modul PLC OMRON CP1L.................................................... 32



viii

3.3.4 Melakukan inisialisasi port input / output PLC OMRON............................ 33 3.3.5 Pengaturan timer PLC................................................................................... 34 3.3.6 Pembuatan perangkat keras............................................................................ 35 3.3.7 Analisis Data……………………………………………………………… 38

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ..................................... 40

4.1 Hasil pembuatan alat ......................................................................................... 40

4.2 Pengalamatan pada PLC .................................................................................... 45

4.3 Hasil penelitian ................................................................................................... 47 4.3.1 Pengujian Relay pada PLC……………………………………………….47 4.3.2 Pengujian Aktifasi Sensor Load Cell dan Rangkaian amplifier AD620 47 4.3.3 Pengujian Rangkaian Power Supply………………………………... 49 4.3.4 Pengujian Rangkaian Driver Motor…………………………................... 50 4.3.5 Pengujian Komparator terhadap Input PLC …………………….............. 52 4.4 Analisis sistem keseluruhan...............................................................................53 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 60

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 62

LAMPIRAN ............................................................................................................ 55



ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rangkaian Power Supply ...................................................................... 4 Gambar 2.2 Fungsi PLC ........................................................................................... 7 Gambar 2.3 Bagian-Bagian Blok PLC .................................................................... 8

Gambar 2.4 PLC OMRON Sysmac CP1L ............................................................... 9

Gambar 2.5 Bagian-Bagian PLC OMRON Sysmac CP1L ..................................... 9

Gambar 2.6 Port Input ............................................................................................. 11

Gambar 2.7 Port Output .......................................................................................... 11

Gambar 2.8 Relay PLC ............................................................................................ 12

Gambar 2.9 Driver Motor.......................................................................................... 13

Gambar 2.10 Motor DC……………….................................................................... 15

Gambar 2.11 Arduino Uno ....................................................................................... 16 Gambar 2.12 Skematik Rangkaian Arduino ............................................................ 17

Gambar 2.13 LCD (Liquid Crystal Display) .......................................................... 18 Gambar 2.14 Sensor Load cell…….......................................................................... 19 Gambar 2.15 Rangkaian skematik modul instrument amplifier AD620............... 20 Gambar 2.16 limit switch .......................................................................................... 21 Gambar 2.17 Rangkaian photodioda ........................................................................ 22 Gambar 2.18 Datasheet LM324& Skematik Rangkaian Komparator...................... 24 Gambar 3.1 Sketsa Mekanik Plant............................................................................ 29

Gambar 3.2 Diagram Blok Instrumentasi.................................................................. 30

Gambar 3.3 Rangkaian output PLC OMRON CP1L ….……………….………. 32 Gambar 3.4 Rangkaian input PLC OMRON CP1L………………………. ….... 33 Gambar 3.5 Rangkaian driver motor …………………………………..............36 Gambar 3.6 Rangkaian Power Supply……………………………...…………. 37 Gambar 3.7 Rangkaian Komparator………………………………...…… ……37 Gambar 4.1 Hasil pembuatan plant………………………….............................. 40 Gambar 4.2 Tempat menimbang produk kemasan........................................ ……41 Gambar 4.3 Pendorong Sortir setpoint 1,2 dan 3 ………………….......................41 Gambar 4.4 Hasil Pembuatan Modul PLC OMRON CP1L ...................................42 Gambar 4.5 Hasil Pembuatan Rangkaian Driver Motor........................................ 43 Gambar 4.6 Hasil Pembuatan Shield Arduino....................................................... 43 Gambar 4.7 Hasil Pembuatan Rangkaian Power Supply ..................................... 44 Gambar 4.8 Hasil Pembuatan Rangkaian Komparator… ............................... .... 44 Gambar 4.9 Analisis Regresi Linier Tegangan Sensor Loadcell...........................48



vii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Alamat penggunaan port input ............................................................ 33

Tabel 3.2 Alamat penggunaan port output .......................................................... 34

Tabel 3.3 Pengaturan Timer PLC………….......................................................... 35

Tabel 4.1 Pengalamatan pada input PLC .............................................................. 45

Tabel 4.2 Pengalamatan pada output PLC ............................................................ 45

Tabel 4.3 Pengalamatan internal relay PLC .......................................................... 46 Tabel 4.4 Pengujian Relay PLC............................................................................. 47 Tabel 4.5 Pengujian Sensor Loadcell..................................................................... 48

Tabel 4.6 Pengujian Rangkaian Power Supply...................................................... 49

Tabel 4.7 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor dengan Input A = Low ( 0) dan Input B = Low ( 0 ).....................................................50 Tabel 4.8 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor dengan Input A = Low ( 0) dan Input B = High ( 1 ).............................................. …….…51 Tabel 4.9 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor dengan Input A = High ( 1) dan Input B = Low ( 0 )……...........................................51 Tabel 4.10 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor dengan Input A = High ( 1 ) dan Input B = High ( 1 ).................................................51 Tabel 4.11 Hasil Pengujian Komparator terhadap input PLC .......................…52

Tabel 4.12 Tabel Hasil Pengujian Keseluruhan Alat dengan Range Massa 0,2 Kg…………....................................................................54

Tabel 4.13 Tabel Hasil Pengujian Keseluruhan Alat dengan Range Massa 0,4 Kg…………....................................................................55

Tabel 4.14 Tabel Hasil Pengujian Keseluruhan Alat dengan Range Massa 0,5 Kg…………....................................................................56 Tabel 4.15 Tabel Hasil Pengujian Keseluruhan Alat dengan Range

Massa 0,6 Kg…………....................................................................57 Tabel 4.16 Tabel Hasil Pengujian Keseluruhan Alat dengan Range

Massa 1 Kg………….......................................................................58

x



xi

Rizky Ramatullah, 2016. Rancang Bangun Sistem Sortir Produk Kemasan Berdasarkan Berat Berbasis PLC (Bagian I). Tugas Akhir dibawah bimbingan Akif Rahmatillah, S.T.,M.T dan Franky Chandra Satria A. S.T.,M.T . Program Studi D3 Otomasi Sistem Instrumentasi, Departemen Teknik, Fakultas Vokasi, Universitas Airlangga.

ABSTRAK

Perkembangan teknologi di dunia industri sangatlah pesat. Hal tersebut tidak lepas dari meningkatnya permintaan konsumen terhadap barang-barang produksi dari suatu industri. Untuk mempercepat produksinya, pihak industri memerlukan suatu sistem yang dapat bekerja secara efisien dan dapat memonitoring hasil produksinya. Dalam proses sortir produk kemasan, masih banyak industri yang menggunakan konveyor yang berfungsi hanya untuk satu produk dengan karakteristik berat yang sama, sehingga untuk sortir produk yang sama dengan berat yang berbeda dibutuhkan konveyor tersendiri sehingga banyak konveyor yang digunakan. Dengan berdasarkan berat, sebuah konveyor dapat digunakan untuk beberapa set point berat. Oleh karena itu, Sistem sortir produk berdasarkan berat ini merupakan solusi yang tepat untuk mempercepat dan efisiensi produksi di industri.

Berdasarkan hal tersebut pada tugas akhir ini dirancang dan dibuat sistem

sortir produk kemasan berdasarkan berat berbasis PLC. Diperlukan komponen pendukung agar sistem sortir produk kemasan dapat berjalan sesuai dengan rancangan yang diinginkan, diantaranya adalah sensor loadcell, arduino, motor DC dan limit switch

Sensor loadcell digunakan sebagai pendeteksi berat produk kemasan

yang akan disortir, arduino berfungsi sebagai pengganti modul ADC serta menspesifikasikan berat, motor DC digunakan sebagai pendorong produk kemasan pada tiap set point dan penggerak konveyor, limit switch digunakan sebagai sensor pembatas gerak motor DC.

Berdasarkan analisis yang telah dilakukan, akurasi sistem sortir produk kemasan berdasarkan berat berbasis PLC adalah 100%.

Kata Kunci : PLC (Programmable Logic Controller), sortir produk kemasan, sensor loadcell



1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Proses produksi di industri khususnya proses sorting, masih banyak

industri yang menggunakan konveyor yang berfungsi hanya untuk satu

produk dengan karakteristik berat yang sama, sehingga untuk sortir produk

yang sama dengan berat yang berbeda dibutuhkan konveyor tersendiri

sehingga banyak konveyor yang digunakan. Hal tersebut sangat tidak

efisien. Dengan berdasarkan berat, sebuah konveyor dapat digunakan untuk

beberapa set point berat. Oleh karena itu diperlukan suatu sistem konveyor

untuk proses sorting barang dengan berat yang bermacam macam beserta

monitoring yang dapat memantau kinerja dari sistem tersebut.

Pada proyek akhir ini keunggulan sistem sortir yang kami buat yaitu

mensortir produk kemasan secara otomatis dan tidak perlu dikoreksi kembali

karena penempatan produk sudah tepat sesuai dengan beratnya masing-

masing. Untuk dapat membedakan berat dengan spesifik sesuai set point

digunakan sensor loadcell. Semua sistem sortir akan dikontrol menggunakan

PLC Omron CP1L, dimana jenis PLC tersebut dapat menerima sinyal digital

sehingga dibutuhkan modul analog untuk mengkonversi tegangan analog ke

digital dan membedakan berat yang spesifik. Hasil pengukuran berat akan

ditampilkan pada LCD.



2

1.2 Rumusan Masalah

Untuk mempermudah mewujudkan “Rancang Bangun Konveyor untuk

Sistem Sortir Produk Kemasan Berdasarkan Berat Berbasis PLC”, disusun

rumusan masalah yang mencakup :

1. Bagaimanakah merancang sistem sortir Produk kemasan berdasarkan berat

dalam kemasan?

2. Bagaimana Kinerja Sistem Sortir berat produk dalam kemasan?

1.3 Batasan Masalah

Dalam pembuatan tugas akhir ini, agar permasalahan tidak meluas maka penulis

membuat beberapa batasan masalah antara lain:

1. Sensor untuk mendeteksi berat adalah Loadcell kapasitas 5Kg

2. Menggunakan Arduino Uno sebagai pengganti modul analog pada PLC

1.4 Tujuan

1. Tujuan proyek tugas akhir ini adalah membuat Sistem Sortir Produk

kemasan Berdasarkan Berat Berbasis PLC.

2. Menganalisa Kinerja Sistem Sortir Produk kemasan Berdasarkan Berat

Berbasis PLC.

1.5 Manfaat Tugas Akhir

1. Manfaat tugas akhir ini adalah untuk meningkatkan kualitas quality

control berdasarkan berat pada industri produk kemasan.

2. Mempercepat dan mempermudah sistem Sortir di Industri.



3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini berisi tentang penjelasan teoritis dalam berbagai aspek yang

akan mendukung ke arah analisis tugas akhir yang dibuat. Penjelasan teori akan

dibahas yaitu mengenai Sistem sortir produk kemasan, Power Supply , PLC

OMRON CP1L, Relay, Driver Motor ,Motor DC, Arduino Uno, LCD, Sensor

Load Cell, Instrument Amplifier AD620,Limit Switch.

2.1 Produk Kemasan

Produk kemasan adalah untuk melindungi, megamankan produk tertentu

yang berada didalamnya agar lebih rapi dan bersih, sehingga produk yang berada

didalamnya mempunyai nilai tambah. Selain itu fungsi dari kemasan adalah untuk

menjaga suatu produk agar mempunyai nilai lebih, Salah satu manfaat dari

kemasan adalah sebagai Branding

atau pencitraan suatu merek dari produk dan perusahaan, selain sebagai

Sarana Promosi, Kemasan juga bentuk dari Profesionalitas suatu merek atau

Perusahaan yang mengeluarkan produk tersebut. Dalam rancangan alat ini produk

yang telah dikemas akan menjadi objek sortir, dimana produk kemasan akan

dibedakan berdasarkan berat.

2.2 Power supply

Power supply adalah suatu hardware komponen elektronika yg mempunyai

fungsi sebagai supplier arus listrik dengan terlebih dahulu merubah tegangannya



http://elektronikadasar.info/pengertian-power-supply.htm

4

dari AC jadi DC. Jadi arus listrik PLN yang bersifat Alternating Current (AC)

masuk ke power supply, dikomponen ini tegannya diubah menjadi Direct Current

(DC) baru kemudian dialirkan ke komponen lain yang membutuhkan. Gambar

rangkaian power supply ditunjukan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Rangkaian power supply

(Sumber : http://skemarangkaianpcb.com/wp-content/upl oads/2012/05/catu-daya-

simetris.png)

Rangkaian power supply pada gambar 2.1 menggunakan trafo ct step down

dengan diode bridge dan 2 buah elco. Transformator step down berfungsiuntuk

menurunkan tegangan 220 Vac menjadi 12,18,25,35Vac. Cara kerja dari

penyearah gelombang penuh dengan 4 diode diatas dimulai pada saat output

transformator memberikan level tegangan sisi positif, maka D1, D4 pada posisi

forward bias dan D2, D3 pada posisi reverse bias sehingga level tegangan sisi

puncak positif tersebut akan di lewatkan melalui D1 ke D4. Kemudian pada saat

output transformator memberikan level tegangan sisi puncak negatif maka D2, D4

pada posisi forward bias dan D1, D2 pada posisi reverse bias sehingga level

tegangan sisi negatif tersebut dialirkan melalui D2, D4 sehingga arus yang keluar

menjadi gelombang DC. Kapasitor elektrolit digunakan sebagai filter / untuk

meratakan sinyal arus yang keluar dari rectifier sehingga gelombang arus yang di

hasilkan menjadi rata.Output yang di hasilkan yaitu V+ Ground dan V-.



5

2.3 PLC Omron CP1L

PLC ( Programable Logic Controller ) merupakan perangkat pengontrol

yang berbasiskan fungsi rangkaian logika. Namun dalam perkembangannya

sejalan dengan kebutuhan industri dan transportasi, PLC memiliki fungsi dan

aplikasi yang lebih banyak dari rangkaian logika. PLC merupakan peralatan

berbasis microprocessor yang dirancang khusus untuk menggantikan kerja

rangkaian logika dan aplikasi lain, juga didesain untuk berbagai aplikasi yang

berhubungan dengan sensor – sensor.

PLC diperkenalkan pertama kali pada tahun 1969 oleh Richard E.

Morleyyang merupakan pendiri Modicon Corporation. Menurut National

Electrical Manufacturing Assosiation (NEMA) PLC didefinisikan sebagai suatu

perangkat elektronik digital dengan memori yang dapat diprogram untuk

penyimpanan intruksi–intruksi yang menjalankan fungsi-fungsi spesifik, seperti :

logika, sekuen, timing, counting, dan aritmatika untuk mengontrol suatu mesin

atau proses sesuai dengan yang diinginkan. PLC mampu mengerjakan suatu

proses terus menerus sesuai variabel masukan dan memberikan keputusan sesuai

keinginan pemrogram sehingga nilai keluaran tetap terkontrol.

PLC merupakan “komputer khusus” untuk memantau proses, dan untuk

menggantikan hard wiring control dan memiliki bahasa pemrograman sendiri.

Akan tetapi, PLC tidak sama seperti personal computer karena PLC dirancang

untuk instalasi dan perawatan oleh teknisi dan ahli listrik yang tidak harus

mempunyai keahlian elektronika yang tinggi dan memberikan fleksibilitas kontrol

berdasarkan eksekusi instruksi logika. Karena itulah PLC semakin hari semakin



6

berkembang baik dari segi jumlah input dan output, jumlah memori yang tersedia,

kecepatan, komunikasi antar PLC dan cara atau teknik pemrograman. Hampir

segala macam proses produksi dibidang industri dan transportasi 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 disaat yang

bersamaan dengan komunikasi dan pengumpulan informasi-informasi vital.

Operasi pada PLC terdiri dari empat bagian penting :

1. Pengamatan nilai input.

2. Menjalankan program.

3. Memberikan nilai output.

4. Pengendalian.

Dan kelebihan diatas, PLC juga memiliki kekurangan antara lain yang

sering disoroti adalah bahwa untuk memrogram PLC dibutuhkan seseorang yang

ahli dan sangat mengerti dengan apa yang dibutuhkan dan mengerti tentang

keamanan atau safety yang harus dipenuhi. Sementara itu orang yang terlatih

seperti itu cukup jarang dan pada pemrogramannya harus dilakukan langsung ke

tempat dimana server yang terhubung ke PLC. Sementara itu, tidak jarang letak

main computer itu di tempat-tempat yang berbahaya. Oleh karena itu, diperlukan

suatu perangkat yang mampu mengamati, mengubah serta menjalankan program

dari jarak jauh.

Dikenalkan 2 tipe memory pada programable controller, yaitu:

1. RAM (Random Access Memory)

2. ROM (Read Only Memory)



7

PLC sendiri terdiri dari beberapa jenis antara lain: small PLC, medium PLC, dan

large PLC. Berikut akan dibahas lebih lanjut adalah mengenai PLC OMRON

CP1L yang termasuk dalam katagori small PLC.

Berdasarkan pada standar yang dikeluarkan oleh National Electrical Manufacture

Association (NEMA) ICS3-1978 Part ICS3-304,PLC didefinisikan

sebagai berikut : “PLC adalah suatu peralatan elektronik yang bekerja secara

digital, memiliki memori yang dapat diprogram menyimpan perintah – perintah

untuk melakukan fungsi – fungsi khusus seperti logic ,sequencing , timing,

counting, dan aritmatika untuk mengontrol berbagai jenis mesin atau proses

melalui analog atau digital input/output modules”. Di dalam PLC berisi rangkaian

elektronika yang dapat difungsikan seperti contact relay (baik NO maupun NC)

pada PLC dapat digunakan berkali-kali untuk semua intruksi dasar selain intruksi

output. Gambar fungsi plc ditunjukan pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Fungsi PLC

(Sumber : Manual Book PLC OMRON CP1L)



8

2.3.1 Prnsip Kerja PLC

Pada prinsipnya sebuah PLC melalui modul input bekerja menerima data-

data berupa sinyal dari peralatan input luar (external input device). Peralatan input

luar tersebut antara lain berupa saklar, tombol, sensor. Data-data masukan yang

masih berupa sinyal analog akan diubah oleh modul input A/D (analog to digital

input module) menjadi sinyal digital. Selanjutnya oleh prosesor sentral (CPU)

yang ada di dalam PLC sinyal digital itu diolah sesuai dengan program yang telah

dibuat dan disimpan di dalam memori. Seterusnya CPU akan mengambil

keputusan dan memberikan perintah melalui modul output dalam bentuk sinyal

digital. Kemudian oleh modul output D/A (digital to analog module) dari sistem

yang terkontrol seperti antara lain berupa relay dan motor dimana nantinya dapat

mengoprasikan secara otomatis sistem proses kerja yang dikontrol tersebut

Gambar 2.3 Bagian-Bagian Blok PLC




9

2.3.2 PLC OMRON SYSMAC CP1L

PLC OMRON SYSMAC CP1L adalah salah satu produk PLC dari

OMRON yang terbaru. CP1L merupakan PLC tipe paket yang tersedia dengan 10,

14, 20, 30, 40 atau 60 buah I/O (input/output). Sistem input outputnya berupa bit.

Atau lebih dikenal dengan PLC tipe relay karena hanya membaca masukan

(input), dan menghasilkan keluaran (output) dengan logika 1 atau 0.

Gambar 2.4 PLC OMRON Sysmac CP1L

2.3.3 Bagian-Bagian Umum PLC OMRON CP1L

Gambar 2.5 Bagian-Bagian PLC OMRON Sysmac CP1L




10

Dari gambar 2.5, bagian – bagian PLC Omron Sysmac CP1L adalah sebagai

berikut :

1. Blok power supply, ground dan input terminal.

2. Blok eksternal power supply dan output terminal.

3. Peripheral USB port untuk mengubungkan dengan komputer dan komputer

dapat digunakan untuk memprogram dan memantau.

4. Operation indicator, mengidentifikasi status operasi dari CP1L termasuk

power status, mode operasi, errors, dan komunikasi USB.

5. Baterai untuk mempertahankan internal clock dan isi RAM ketika supply

OFF.

6. Input indicator, menyala jika kontak terminal input kondisi menyala.

7. Output indicator, menyala jika kontak terminal output kondisi menyala.

8. Expansion I/O unit connector, digunakan untuk menambah input/output PLC.

9. Option board slot, digunakan untuk menginstal RS-232C.

2.3.4 Port Terminal Input Output PLC OMRON CP1L

Port pada PLC CP1L 30 I/O terdiri dari 18 buah terminal input yaitu CIO

0.00-0.11 dan CIO 1.00-1.05. untuk port outputnya terdapat 12 buah terminal

yaitu dari CIO 100.00-100.07 dan CIO 101.00-101.03. pada port input terdapat

dua buah terminal untuk masukan supply AC PLC yaitu terminal L1 dan L2/N.

Port input terhubung ada satu titik COM (common). Masukkan pada

terminal COM dapat berupa polaritas + atau negatif -.



11

Gambar 2.6 Port Input


Pada port output terdapat 4 buah titik COM. Masing-masing titik COM

terhubung dengan titik output yang dibatasi dengan garis batas seperti yang

terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.7 Port Output




12

2.4 Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan

merupakan komponen electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2

bagian utama yakni elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak

Saklar/Switch). Relay menggunakan prinsip elektromagnetik untuk

menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power)

dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Gambar Relay

ditunjukan pada gambar 2.8.

Gambar 2.8 Relay

(Sumber:http://www.codeproject.com/KB/boards-embeddeddevices/845211/8.1.jpg)

Cara kerja relay pada gambar 2.8 adalah apabila kumparan coil diberikan

arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet yang kemudian menarik

armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO)

sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya

(NO). Posisi dimana armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi



13

open atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, armature akan

kembali lagi ke posisi awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik

contact poin ke posisi close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang

relatif kecil.

2.5 Driver Motor

Driver motor merupakan bagian yang berfungsi untuk menggerakkan

Motor DC dan mengontrol putaran motor yang dapat diatur arah putarannya CW

(searah jarum jam) maupun CCW (berlawanan jarum jam). Driver ini pada

dasarnya menggunakan 2 buah relay 24vdc untuk switching (saklar) dari putaran

motor dan secara bergantian untuk membalik polaritas dari motor.

Gambar 2.9 Skematik Rangkaian Driver Motor

(Sumber : Muzakki, 2015, Bengkel Elektronika,)

M

Input A

- 24 v

+ 24 v Input B

NO

NC

NO

NC



http://wongsablenglab.blogspot.com/2012/02/prinsip-kerja-motor-dc.html

14

Cara kerja rangkaian driver motor pada gambar 2.8 adalah Motor DC akan

berputar CW apabila input A bernilai high dan Motor DC berputar CCW apabila

input A dan input B bernilai high. Input A ketika di berikan tegangan 24v maka

akan timbul gaya elektromagnetik pada relay 1 sehingga menarik armature untuk

berpindah dari posisi sebelumnya (NO) ke posisi baru (NC) sehingga menjadi

Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik + 24v untuk mengaktifkan motor dc

berputar CW (searah jarum jam). Pada saat tidak dialiri arus listrik, armature akan

kembali lagi ke posisi awal (NO).Begitu pula dengan relay 2,ketika input B di n

berikan tegangan 24v maka akan timbul gaya elektromagnetik pada relay 2

sehingga menarik armature untuk berpindah dari posisi sebelumnya (NO) ke

posisi baru (NC) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik -

24v yang berfungsi untuk merubah polaritas sumber tegangan motor dc untuk

berputar CCW (berlawanan arah jarum jam).

2.6 Motor DC

Motor DC merupakan motor listrik magnet permanen yang memerlukan

suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi

gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak

berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus

searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung /

direct-unidirectional. Pada aplikasi ini, motor DC digunakan untuk menggerakkan

konveyor dan menggerakkan pendorong.



15

Gambar 2.10 Skematik Motor DC

(Sumber : http://teorick.blogspot.co.id/2012/10/prinsip-kerja-motor-dc.html)

Cara kerja motor DC adalah atas prinsip bahwa apabila suatu penghantar

yang membawa arus listrik diletakkan didalam suatu medan magnet, maka akan

timbul torsi. Bilamana arus listrik yang mengalir dalam kawat arahnya menjauhi

kita (maju) maka medan magnet yang terbentuk disekitar kawat arahnya searah

dengan putaran jarum jam. Sebaliknya bilamana arus listrik mengalir dalam

kawat arahnya mendekati kita (mundur) maka medan magnet yang terbentuk

disekitar kawat arahnya berlawanan dengan putaran arah jarum jam. (Muzakki,

2015).

2.7 Arduino Uno

Arduino adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328 . Board

ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai

output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik



16

tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung

mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber

tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.

(Arduino, Inc., 2009).

Gambar 2.11 Arduino Uno

(Sumber : http://febriadisantosa.weebly.com/knowledge/arduino-uno)

Board Arduino Uno memiliki fitur – fitur baru sebagai berikut :

1. pinout : menambahkan SDA dan SCL pin yang deket ke pin aref

dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan

I/O REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi

dengan tegangan yang disediakan dari board sistem.

Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel

dengan prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan

5V dan dengan Arduino karena beroperasi dengan 3,3V.

2. Sirkuit reset

3. ATMega 16U2 ganti 8U yang digunakan sebagai konverter USB-to

serial.



17

Gambar 2.12 Skematik Rangkaian Arduino



18

2.8 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang

menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan di

berbagai bidang, misalnya dalam alat-alat elektronik, seperti televisi, kalkulator

ataupun layar komputer.LCD digunakan untuk menampilkan besar berat yang

telah di timbang oleh sensor Load Cell.

Gambar 2.13 LCD (Liquid Crystal Display)

(Sumber: http://3.bp.blogspot.com)

2.9 Sensor LoadCell

Load Cell merupakan sensor berat, apabila Load cell diberi beban pada inti

besinya maka nilai resitansi di strain gauge akan berubah. Umumnya Load cell

terdiri dari 4 buah kabel, dimana dua kabel sebagai eksitasi dan dua kabel lainnya

sebagai sinyal keluaran. Load Cell adalah alat elektromekanik yang biasa disebut

Transducer, yaitu gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah

material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja, kemudian merubah gaya

mekanik menjadi sinyal listrik.



19

Gambar 2.14 Sensor Loadcell

(Sumber : http://www.kitomaindonesia.com/articles/content/Loadcell---Strain-

Gauge .jpg )

Sebuah Load Cell terdiri dari konduktor, strain gauge, dan jembatan

Wheatstone seperti pada gambar 2.14 . Strain gauge merupakan grid metal foil

tipis yang dilekatkan pada permukaan dari Load Cell. Apabila Load cell di beri

beban, maka terjadi strain dan kemudian ditransmisikan ke foil grid. Tahanan foil

grid berubah sebanding dengan strain induksi beban. Namun tegangan keluaran

dari Load Cell sangat kecil, sehingga untuk mengetahui perubahan tegangan

keluaran secara linier dibutuhkan rangkaian penguat instrumen yang dapat

menguatkan tegangan keluaran yang sangat kecil hingga kurang dari satuan

microvolt.



20

2.10 Modul Amplifier AD620

AD620 merupakan penguat instrumentasi yang telah dikemas dalam

bentuk IC (Integrated Circuit). IC AD620 dibuat berdasarkan pendekatan

rangkaian op–amp klasik, IC ini mempunyai tingkat akurasi tinggi dan hanya

memerlukan 1 resistor eksternal untuk mengatur penguatan dengan rentang 1

hingga 1000 kali. Bentuk dan kemasan AD620 yang kecil dengan

konsumsi power yang rendah menjadikan komponen ini cocok digunakan untuk

alat yang menggunakan supply dari baterai atau pembuatan remot kontrol. Berikut

ini adalah gambar konfigurasi pin dan rangkaian skematik modul instrument

amplifier AD620.

Gambar 2.15 Rangkaian skematik modul instrument amplifier AD620

(Sumber : Manual Book GT-LC AD620)



21

Pada gambar rangkaian 2.15 menggunakan R gain multiturn 1KΩ

secara default multiturn bernilai 500Ω, VR threshold multiturn 10kΩ secara

default multiturn bernilai 5kΩ dan membutuhkan supply tegangan : +12v, -

12v, Ground, dan memiliki 1 port output tegangan.Dengan menggunakan

rangkaian di atas 4 buah kabel output dari sensor loadcell langsung di gabungkan

dengan modul amplifier AD620.Sehingga output dari sensor loadcell dapat

dikuatkan hingga milivolt dan dapat di baca oleh port analog mikrokontroler

arduino uno.

2 . 1 1 Limit Switch

Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang

berfungsi menggantikan tombol.Limit switch sama seperti saklar Push ON

Gambar limit switch ditunjukan pada gambar 2.16

Gambar 2.16 Simbol dan bentuk limit switch

(Sumber http://elektronika-dasar.web.id/wp-content/uploads/2012/07/Simbol-

Dan-Bentuk-Limit-Switch.jpg)



22

Prinsip kerja limit switch yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya

ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan

memutus saat katup tidak ditekan. Limit switch termasuk dalam kategori sensor

mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi

perubahan mekanik pada sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah

sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak..

2.12 Modul Photodiode

Photodiode digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang

dipancarkan oleh infrared atau led. Besarnya tegangan atau arus listrik

yang dihasilkan oleh photodiode tergantung besar kecilnya radiasi yang

dipancarkan oleh infrared atau led tersebut. Gambar modul photodiode

ditunjukan pada gambar 2.17

Gambar 2.17 Rangkaian Photodiode

(Sumber : https://robotic89.files.wordpress.com/2010/08/untitled-2.jpg)



23

Cara kerja photodiode yaitu jika photodiode tidak terkena cahaya,

maka nilai resistansinya akan besar Sehingga arus yang mengalir pada

komparator kecil atau dapat diasumsikan dengan logika 0 . Begitu juga

sebaliknya, jika photodiode terkena cahaya, maka nilai resistansinya akan

sangat kecil, sehingga ada arus yang mengalir ke komparator dan

berlogika 1 (Beriyanto, 2011). Photodiode disini digunakan untuk

memberikan input terhadap plc dan sebagai aktivasi motor pendorong produk

kemasan.

2.13 Rangkaian Komparator

Komparator adalah sebuah rangkaian yang dapat dengan cermat

membandingkan besar tegangan yang dihasilkan. Rangkaian ini biasanya

menggunakan komparator Op-Amp sebagai piranti utama dalam sebuah

rangkaian. Saat ini terdapat dua jenis komparator tegangan, yaitu komparator

tegangan sederhana dan komparator tegangan histerisis.

Rangkaian komparator ini dapat kita rangkai menggunakan Vref yang

dihubungkan ke V supply, kemudian kedua resistor digunakan sebagai pembagi

tegangan, sehingga nilai tegangan yang dihasilkan dari komparator Op-Amp

adalah semakin besar. Komparator Op-Amp akan membandingkan nilai tegangan

pada kedua tegangan, apabila sebuah tegangan (-) lebih besar dari tegangan

masukan (+) maka keluaran Op-Amp akan menjadi sama. Untuk Op-Amp yang



24

sesuai dengan pemakaian pada alat kami menggunakan Op-Amp dengan tipe

LM324 yang banyak di pasaran. (Andri, 2014)

(a)

(b)

Gambar 2.18

(a) Datasheet LM324

(b) Skematik Rangkaian Komparator

(Sumber :www.datasheet4u.com/LM324.pdf)

Dengan menggunakan komparator LM324 maka tegangan sinyal ramp

yang dihasilkan oleh rangkaian generator ini akan dibandingkan dengan tegangan

dari potensiometer. Tegangan potensiometer tersebut bervariasi antara 0 Volt



http://www.datasheet4u.com/

25

sampai 24 Volt DC. Pada saat rangkaian ramp berada dibawah tegangan

potensiometer, maka output dari komparator LM324 adalah 24 Volt sehingga

tidak ada arus yang mengalir. Apabila tegangan ramp lebih tinggi dari tegangan

potensiometer maka output dari LM324 adalah 0 Volt. Arus ini merupakan arus

aktifasi photodiode pada bagian triac.

Komparator LM3324 memiliki 14 pin dengan bagian-bagian sebagai berikut:

1. VCC untuk tegangan pencatu daya positif.

2. GND untuk tegangan pencatu daya negatif.

3. Input (-) dan input (+) sebagai masukan dari sensor.

4. Output sebagai keluaran sinyal yang dikirim.



26

BAB III

METODE PERANCANGAN

3.1. Tempat dan Waktu Perencanaan

Perancangan alat ini dilakukan di laboratorium PLC Departemen Fisika,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, selama kurang lebih 4 bulan,

dimulai pada bulan Maret 2016 sampai Juli 2016.

3.2. Bahan dan Peralatan

Bahan-bahan yang diperlukan :

1. PLC (Programable Logic Controller) OMRON CP1L

2. Catu daya / Power supply

3. Motor DC (konveyor dan pendorong)

4. Diver Motor DC

5. Sensor Loadcell

6. Instrument Amplifier AD620

7. LCD 16 x 2

8. Kabel Jumper

9. Limit switch

10. Arduino Uno R3



27

Bahan Mekanik yang diperlukan :

1. Karet Konveyor & Gravity Roll Konveyor

2. Besi L Ukuran 2 mm & Besi Kotak ukuran 3 mm

3. Mur Baut & Scrub

4. Kayu & Triplek

Peralatan yang diperlukan :

1. Tollkit

2. Bor

3. Solder

4. Gergaji besi

5. PC (Personal Computer) / Laptop

3.3 Prosedur Perancangan

Pada perancangan dan pembuatan pembuatan Rancang Bangun Sistem

Sortir Produk Kemasan Berdasarkan Berat Berbasis PLC terbagi atas dua tahap

yaitu pertama perancangan dan pembuatan sistem hardware dan yang kedua

adalah perancangan dan pembuatan software sebagai pengendali operasi sistem

tersebut.

Adapun pembuatan software dibahas pada laporan tugas akhir bagian II.

Sedangkan pada laporan ini akan membahas pembuatan sistem hardware

(laporan tugas akhir bagian I).



28

Prosedur yang digunakan dalam perancangan dan pembuatan hardware

adalah sebagai berikut:

1. Membuat desain alat Sistem Sortir Produk kemasan Berdasarkan berat.

2. Membuat blok diagram Sistem Sortir Produk kemasan Berdasarkan berat.

3. Perancangan modul PLC OMRON CP1L.

4. Melakukan Inisialisasi Input Output Pada Arduino dan menghitung Konversi

nilai dari Tegangan Masukan Analog menjadi Nilai Berat.

5. Melakukan inisialisasi port input / output PLC OMRON.

6. Melakukan pengaturan timer pada PLC OMRON.

7. Pembuatan perangkat keras meliputi rangkaian diver motor, shield Arduino

dan power supply.

7. Mengamati dan menganalisis hasil hardware terhadap kerja alat.

3.3.1 Sketsa Mekanik Plant

Rancang bangun Sistem Sortir produk kemasan ini terdapat dua bagian

utama. Yaitu tempat untuk menimbang dan konveyor sebagai tempat mensortir

produk kemasan. Pada bagian penimbang barang, terbuat dari kayu berukuran

25x25 cm. Acrylic yang menempel pada sensor loadcell sebagai tempat untuk

menaruh produk kemasan yang akan disortir. Sedangkan pada bagian konveyor

panjangnya berukuran 150 cm, lebar belt 20 cm dan kerangka konveyor berupa

besi L dan kotak.



29

Apabila produk kemasan diletakan pada timbangan, maka berat akan

ditampilkan pada LCD dan mengaktifkan relay sebagai input pada PLC . terdapat

3 setpoint, apabila barang yang ditimbang 0,6 Kg maka penghalang pertama aktif

dan mensortir produk kemasan pada box 1, jika berat yang ditimbang 0,4 Kg maka

akan disortir pada box 2 , jika berat yang ditimbang 0,2 Kg maka akan disortir

pada box 3. Jika berat tidak sesuai dengan salah satu dari 3 setpoint tersebut,

namun tidak melebihi 5 Kg . Produk kemasan akan disortir pada box yang

keempat. Jika beban melebihi 5 Kg sensor tidak bisa mendeteksi karena melebihi

kapasitas. Berikut ini adalah gambar sketsa mekanik plant secara keseluruhan

pada gambar 3.1.

Gambar 3.1 Sketsa Mekanik Plant

0,2 Kg 0,4 Kg 0,6 Kg



30

Bagian dan fungsi :

Motor Konveyor : Untuk menjalankan produk kemasan yang akan di sortir.

Sensor Loadcell : Untuk mendeteksi berat produk kemasan

Pendorong 1 : Pendorong utama produk kemasan.

Pendorong 2 : Pendorong Sortir 0,6 Kg.



3.3.2 Diagram Blok Instrumentasi

Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem Instrumentasi



31

Keterangan :

LS : Limit switch

PD : Photodiode

D : Diver Motor

Penjelasan cara kerja blok diagram blok instrumentasi pada gambar 3.2 sebagai

berikut :

1. Sistem alat aktif apabila saklar ditekan.

2. Sensor loadcell dikuatkan oleh modul AD620, Output datanya menjadi input

arduino di pin A0.

3. Arduino berfungsi sebagai pengubah tegangan Analog A0 menjadi tegangan

digital melalui pin output digital D2 sampai dengan D5. Arduino juga akan

memilih mana relay yang aktif sesuai dengan setpoint.

4. Output modul relay common akan diberi tegangan 24 V sehingga dapat di

input ke PLC.

5. Terdapat 8 output PLC sebagai input dari Diver Motor Dc untuk

menggerakkan 4 motor DC 24 V putar kanan atau putar kiri.

6. 4 buah limit switch input PLC berfungsi sebagai pemberi Input B pada diver

motor sehingga apabila motor telah bergerak ke arah kiri (CCW) kemudian

tersentuh limit switch, motor akan balik putar kanan (CW).

7. Photodiode sebagai sensor untuk mendeteksi produk kemasan agar presisi

saat disortir.



32

3.3.3 Perancangan Modul PLC OMRON CP1L

Perancangan modul PLC ini dibutuhkan beberapa komponen dasar

untuk pembuatannya yaitu :

1. Power supply 24VDC

2. PLC OMRON CP1L

3. Connector Relay 8 pin

4. Relay MK2P/MK3P

5. MCB 4A

6. Toggle Switch / Push button

7. Acrylic 5mm

Dari komponen-komponen tersebut dapat dirancang modul PLC melalui

wiring yang sesuai dengan buku petunjuk. Adapun cara merangkai modul PLC

OMRON yaitu :

Gambar 3.3 Rangkaian output PLC OMRON CP1L




33

Gambar 3.4 Rangkaian input PLC OMRON CP1L


3.3.4 Melakukan inisialisasi port input / output PLC OMRON

InisialisiPort Masukan PLC

Tabel 3.1 Alamat penggunaan port input

No Port Masukan PLC Keterangan

1 Port 0.00 Masukan dari Relay 1




4 Port 0.04 Masukan dari Limit switch 1






34

Inisialisasi Port Keluaran PLC

Tabel 3.2 Alamat penggunaan port output

3.3.5 Pengaturan timer PLC

Di lakukan pengaturan timer untuk mencari lama waktu motor berputar

berlawanan arah jarum jam ( CCW ) hingga posisi pendorong kembali ke awal.

Pengaturan menggunakan program dari timer PLC dalam program CX Programmer

yang dibuat :

8 Port 0.09 Masukan dari Sensor Photodiode 1



No Port Keluaran PLC Keterangan

1 Port 100.00 Konfigurasi keluaran untuk relay 1










35

Tabel 3.3 Pengaturan Timer PLC

Keterangan : Motor 1 = Pendorong Utama

Motor 2 = Pendorong set point 1 (0,6 Kg)



3.3.6 Pembuatan Perangkat Keras

Sistem ini dibentuk oleh perangkat keras yang mendukung yaitu

perangkat keras atau hardware dan perangkat lunak atau software. Perangkat

keras pada sistem ini terdiri dari rangkaian diver motor,rangkaian amplifier

AD620,shield arduino dan power supply.

Timer

Ke-

Alamat

Timer

Jenis

Timer Fungsi

Lama

Timer(S)

1 T0000 Timer OFF Lama Motor 1

Berputar ke kanan 0,3 s









36

Prosedur pembuatan rangkaian diver motor,rangkaian amplifier AD620,shield

arduino dan power supply adalah sebagai berikut:

1. Membuat tata jalur dan letak komponen-komponen rangkaian diver

motor,rangkaian amplifier AD620,shield arduino dan power supply pada

PCB

2. Melakukan koreksi pada jalur tata jalur dan tata letak rangkaian jika

terjadi kesalahan.

3. Melakukan uji coba rangkaian dari rangkaian diver motor,rangkaian

amplifier AD620,shield arduino dan power supply.

Berikut Skema Rangkaian

Gambar 3.5 Rangkaian diver motor



37

Gambar 3.6 Rangkaian Power supply

Gambar 3.7 Rangkaian Komparator



38

3.3.7 Analisis Data

Pengambilan data ini dilakukan untuk mengetahui seberapa efektif

program dan hardware yang telah dibuat. Data yang diambil dari masing-masing

pengujian digunakan untuk menetukan kelayakan program yang telah di buat

untuk menggerakkan komponen yang telah digunakan, apakah dapat berfungsi

dengan baik atau tidak.

1. Pengujian PLC OMRON CP1L

Pada pengujian PLC akan dilakukan pengambilan data yaitu

berupa konfigurasi port-port masukkan dan keluaran yang akan digunakan untuk

rancang bangun ini. Apakah port-port tersebut sesuai dengan diagram blok pada

software atau berbeda.

2. Pengujian Relay pada PLC

Pengujian relay dilakukan untuk memastikan apakah relay dapat

berfungsi dengan baik atau tidak. Dibutuhkan 8 relay agar alat dapat berjalan

sesuai dengan program yang telah dibuat.

3. Pengujian Aktifasi Sensor Load Cell dan Rangkaian amplifier AD620

Pada sensor Load cell dilakukan aktifasi terhadap modul analog arduino

uno dengan output yang sudah di kuatkan oleh rangkaian amplifier AD620.



39

4. Pengujian Rangkaian Power supply

Pada rangkaian power supply dilakukan pengambilan data yaitu berupa

tegangan yang di inginkan apakah sesuai atau tidak

5. Pengujian Rangkaian Diver Motor

Pengujian rangkaian diver motor dilakukan untuk memastikan apakah

relay dapat berfungsi dengan baik atau tidak. Rangkaian diver motor akan

mengaktifkan motor putar searah jarum jam atau sebaliknya sesuai input yang di

dapatkan.

6. Pengujian Timer PLC

Untuk pengujian pendorong motor 1,2,3 dan 4berfungsi dengan baik atau

tidak menggunakan program dari timer PLC.

7. Analisis Keseluruhan Sistem Pemilah dan Pengepakan Barang

Ketidaksesuaian antara data yang diinginkan dengan kinerja alat yang

sebenarnya akan dijadikan sebagai persentase kesalahan yang nantinya dapat

ditentukan kualitas kinerja alat.

% Keberhasilan = n Keberhasilan

n Percobaan

Keterangan :

n keberhasilan : jumlah keberhasilan yang terjadi

n percobaan : jumlah percobaan yang terjadi

X 100 %

=



40

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini dimaksudkan untuk mengetahui secara keseluruhan hasil

pengujian dan analisa dari perancangan alat yang telah dibuat, dengan demikian

akan diketahui persentase kesalahan alat apakah sesuai dengan harapan.

4.1. Hasil pembuatan Alat

Melalui proses pengumpulan bahan dan dasar teori maupun proses kerja,

telah dibuat “Rancang Bangun Sistem Sortir Produk Kemasan Berdasarkan Berat

Berbasis PLC”.

Gambar 4.1 Hasil Pembuatan plant

Pendorong 1

Pendorong 1 Pendorong 1 Pendorong 1

Motor Konveyor



41

Pada gambar 4.1 adalah bagian Keseluruhan pembuatan plant

yang berfungsi untuk mensortir produk kemasan berdasarkan berat dan

dikontrol oleh PLC

Gambar 4.2 Tempat menimbang produk kemasan

Pada gambar 4.2 adalah bagian dari tempat menimbang produk

kemasan, dengan tinggi 1 m, lebih tinggi dari konveyor karena apabila timbangan

diberi beban maka pendorong 1 aktif. Mendorong produk kemasan dijatuhkan

melalui barisan roller sehingga produk kemasan jatuh ke konveyor dan kemudian

disortir.

v

Gambar 4.3 Pendorong Sortir setpoint 1,2 dan 3



42

Pada gambar 4.3 adalah bagian dari pendorong set point 0,6

Kg, 0,4 Kg, dan 0,2 Kg. pendorong akan mensortir barang dengan cara

membuka menutup dan terdapat Limit Switch pada tiap pendorong.

Gambar 4.4 Hasil Pembuatan Modul PLC OMRON CP1L

Pada gambar 4.4 merupakan hasil pembuatan Modul PLC Omron CP1L

beserta wiring kabel input / output . Modul ini berfungsi sebagai sebagai

pengontrol secara keseluruhan Sortir produk kemasan.

Relay 24vdc

Output PLC

PLC

Input PLC

Toggle Switch

MCB

Power Supply 24V



43

Gambar 4.5 Hasil Pembuatan Rangkaian Driver Motor

Pada gambar 4.5 merupakan hasil pembuatan Rangkaian driver motor.

Modul ini berfungsi mengaktifkan motor dc putar searah jarum jam atau

sebaliknya.

Gambar 4.6 Hasil Pembuatan Shield Arduino

Pada gambar 4.6 merupakan hasil pembuatan Shield Arduino. Modul ini

berfungsi menghubungkan Arduino Uno dengan LCD,Relay,dan Sensor Load Cell

secara ringkas dan mudah.



44

Gambar 4.7 Hasil Pembuatan Rangkaian Power Supply

Pada gambar 4.7 merupakan hasil pembuatan Rangkaian Power Supply.

Rangkaian ini berfungsi sebagai sumber tegangan 24vdc untuk motor dc dan

rangkaian driver motor.

Gambar 4.8 Hasil Pembuatan Rangkaian Komparator

Pada gambar 4.8 merupakan hasil pembuatan Rangkaian Komparator.

Rangkaian ini berfungsi sebagai pembanding tegangan dari sensor photodiode

dengan tegangan dari potensiometer rangkaian komparator.



45

4.2 Pengalamatan pada PLC

Pada pengamatan yang dilakukan pada plant ini, telah didapatkan hasil

percobaan untuk pengujian sistem. Hasil percobaan tersebut didapat dari beberapa

pengujian. Berikut adalah hasil pengujian yang didapat:

Tabel 4.1 Pengalamatan pada input PLC

Port Masukan PLC Keterangan Alamat Program

PORT 0.00 Relay 1 I : 0.00

PORT 0.01 Relay 2 I : 0.01

PORT 0.02 Relay 3 I : 0.02

PORT 0.03 Relay 4 I : 0.03

PORT 0.04 Limit Switch 1 I : 0.04




PORT 0.08 Tombol ON/OFF I : 0.08

PORT 0.09 Sensor Photodiode 1 I : 0.09



Tabel 4.2 Pengalamatan pada Output PLC

Port Keluaran PLC Keterangan Alamat Program

PORT 100.00 relay 1 Q:100.00

PORT 100.01 relay 2 Q:100.01

PORT 100.02 relay 3 Q:100.02



46

PORT 100.03 relay 4 Q:100.03

PORT 100.04 relay 5 Q:100.04

PORT 100.05 relay 6 Q:100.05

PORT 100.06 relay 7 Q:100.06

PORT 100.07 relay 8 Q:100.07

Tabel 4.3 Pengalamatan Internal Relay PLC

No. Relay Internal Alamat

1 Internal Relay 1 6.00






7

Internal Relay 7 6.06








47

4.3 Hasil Penelitian 4.3.1 Pengujian Relay pada PLC

Untuk pengujian relay yaitu untuk memastikan relay dapat berfungsi

dengan baik dan benar.

Tabel 4.4 Pengujian Relay PLC

4.3.2 Pengujian Aktifasi Sensor Load Cell dan Rangkaian Amplifier AD620

Pada sensor Loadcell di lakukan pengujian aktifasi dan akurasi. Dengan

adanya beban yang berada pada bagian penimbang produk. Kemasan,output dari

sensor berupa tegangan yang telah di kuatkan rangkaian amplifier AD620 akan

dispesifikasikan oleh arduino.

No Pengujian Relay ON Aktifasi

1 relay 1 Input A driver 1

2 relay 2 Input Bdriver 1


3 relay 4 Input B driver 2







48

Tabel 4.5 Pengujian Sensor Loadcell

Gambar 4.9 Analisis Regresi Linier Tegangan Sensor Loadcell

No Berat Produk Kemasan (Kg) Tegangan Loadcell (mV)

1 0,2 65

2 0,4 131

3 0,6 197

4 0,8 268

5 1 325

6 1,2 390

7 1,4 459

8 1,6 522

9 1,8 590

10 2 655

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2



49

Pada sensor Loadcell berikut didapatkan hasil regresi linearitas y = 65.27x +

0.866 R² = 0.999 . Pada sensor Loadcell dilakukan pengambilan data yaitu

berupa timbangan yang di ukur apakah sesuai atau tidak dengan berat aslinya.

Pada produk dengan berat 0,2 Kg di ukur menggunakan alat terdeteksi dengan

berat 0,23 kg.Sedangkan pada produk dengan berat 0,4 kg di ukur menggunakan

alat terdeteksi dengan berat 0,39 kg dan pada produk dengan berat 0,6 kg di ukur

menggunakan alat terdeteksi dengan berat 0,60 kg

4.3.3 Pengujian Rangkaian Power Supply

Pada rangkaian power supply dilakukan pengambilan data yaitu berupa

tegangan yang di inginkan apakah sesuai atau tidak.Tegangan yang di hasilkan

di gunakan untuk supplay rangkaian dalam sisem sortir produk kemasan

Tabel 4.6 Pengujian Rangkaian Power Supply

No Pengukuran Tegangan Keluaran (Vdc)

1 PS 1V+ +24.5

2 PS 1 V- - 24.5

3 PS 2V+ +24.5

4 PS 2 V- - 24.5



50

4.3.4 Pengujian Rangkaian Driver Motor

Pengujian Rangkaian Driver Motor berikut untuk menguji kerja dari

rangkaian driver motor. Rangkaian driver motor memiliki input A dan input B

untuk menentukan motor berputar searah jarum jam (CW) atau berlawanan arah

jarum jam (CCW). Output dari PLC akan mengaktifkan input A dan B dengan

memberikan tegangan sebesar 24v. Apabila input A bernilai 0 ( low ) dan input B

bernilai 0 ( low ) maka motor dc akan diam / berhenti. Apabila input A bernilai 0

( low ) dan input B bernilai 1 ( high ) maka motor dc tetap diam / berhenti. Motor dc

akan berputar CW Apabila input A bernilai 1 ( high ) dan input B bernilai 0 ( low )

dan akan berputar CCW Apabila input A bernilai 1 ( high ) dan input B bernilai 1 (

high ) Dengan menggunakan rangkaian pengontrol driver , motor DC 24 V dapat

dikontrol dengan mengkondisikan sinyal masukan driver. didapatkan hasil dari

setiap motor pendorong di tiap sortir set point . Berikut tabel Pengujian Rangkaian

Driver Motor:

Tabel 4.7 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor dengan Input A = Low ( 0)

dan Input B = Low ( 0 )

Motor ke Keadaan Motor Keterangan

1 Berhenti Sesuai

2 Berhenti Sesuai

3 Berhenti Sesuai

4 Berhenti Sesuai



51

Tabel 4.8 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor dengan Input A = Low ( 0 )

dan Input B = High ( 1 )


1 Berhenti Sesuai

2 Berhenti Sesuai

3 Berhenti Sesuai

4 Berhenti Sesuai

Tabel 4.9 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor dengan Input A = High ( 1 )

dan Input B = Low ( 0 )


1 CW Sesuai

2 CW Sesuai

3 CW Sesuai

4 CW Sesuai

Tabel 4.10 Hasil Pengujian Rangkaian Driver Motor dengan Input A = High ( 1 )

dan Input B = High ( 1 )


1 Berhenti Sesuai

2 Berhenti Sesuai

3 Berhenti Sesuai

4 Berhenti Sesuai



52

Dari data yang didapat diatas, rangkaian driver motor dengan relay 24 V

dapat mengontrol putaran motor DC 24 V. Apabila Wiring Input Output Kabel

dilakukan secara benar dan supply yang digunakan stabil 24 V, Motor berfungsi

normal tidak terjadi masalah, tinggal mengatur Timer pada saat motor berputar

berlawanan arah jarum jam ( CCW ) sehingga setelah timer habis motor Input A

dan B = 0 sehingga Motor diam.

4.3.5 Pengujian Komparator terhadap Input PLC

Pengujian Rangkaian Komparator berikut untuk menguji output yang di

hasilkan oleh modul photodiode yang rangkaian komparator. Output dari

rangkaian komparator akan menjadi input pada PLC. Di butuhkan output tegangan

sebesar 24v untuk dapat memberikan input high ( 1 ) pada PLC.

Tabel 4.11 Hasil Pengujian Komparator terhadap input PLC

Photodiode ke- Keadaan

photodiode

Output

tegangan Input PLC Keterangan

1 Terhalang 24,3 v 1 Sesuai

Tidak terhalang 0 v 0 Sesuai


Tidak terhalang 0 v 0 Sesuai



53


Tidak terhalang 0v 0 Sesuai

Tabel 4.8 menjelaskan keadaan sensor photodiode terhadap input PLC.

Pada keadaan awal sensor photodiode di sinari oleh laser, keadaan input PLC

tidak aktif . apabila barang terhalang, tegangan berubah menjadi 24.3 V sehingga

mengubah input PLC menjadi aktif. sensor photodiode ini menggantikan fungsi

timer.

4.4 Analisis sistem keseluruhan

Pengujian sistem secara kesuluruhan berikut untuk menguji kesesuaian

percobaan dengan berat yang telah di tentukan dengan sortir pendorong yang akan

bekerja. Terdapat berbagai variasi massa yang di bagi dalam 5 kategori pengujian.

Untuk massa 0,2 Kg di gunakan range massa 0,15 Kg sampai dengan 0,25Kg.

Massa 0,4 Kg di gunakan range massa 0.35 Kg sampai dengan 0,4 5Kg. Untuk

massa 0,5 Kg di gunakan range massa 0.46 Kg sampai dengan 0,54Kg. Untuk massa

0,6 Kg di gunakan range massa 0,55 Kg sampai dengan 0,65 Kg. Untuk massa1 Kg

di gunakan range massa0,95Kg sampai dengan 1,05 Kg.

Dari analis masing - masing variasi massa dapat di tentukan apabila yang

terdeteksi range massa 0,2 Kg maka pendorong 1 dan 4 akan aktif, apabila yang

terdeteksi range massa 0,4 Kg maka pendorong 1 dan 3 yang akan aktif dan

apabila yang terdeteksi range massa 0,6 Kg maka pendorong 1 dan 2 yang akan



54

aktif. Namun apabila yang terdeteksi selain variasi range 0,2 Kg, 0,4 Kg dan 0,6

Kg maka hanya pendorong 1 saja akan aktif dan produk tidak lolos sortir. Dalam

pengujian berikut ini untuk memperoleh presentasi keberhasilan alat. Berikut

berbagai hasil pengujian keseluruhan alat dengan berbagai variasi massa :

Tabel 4.12 Tabel Hasil Pengujian Keseluruhan Alat dengan Range Massa 0.2 Kg

Percoba

an Ke -

Massa

terukur

Pendorong

1

Pendorong

2

Pendorong

3

Pendorong

4 Keterangan

1 0,17Kg Aktif Tidak Aktif Tidak Aktif Aktif Sesuai

2 0,19 Kg Aktif Tidak Aktif Tidak Aktif Aktif Sesuai




6 0,17Kg Aktif Tidak Aktif Tidak Aktif Aktif Sesuai





Dari Hasil data yang didapatkan setelah melakukan percobaan sebanyak 10x

variasi massa dengan range massa 0.2 Kg , didapatkan hasil keberhasilan sistem



55

sortir yakni 100%. Hasil tersebut dari analisa hasil percobaan sebanyak 10 kali

dengan keberhasilan 10 kali.


Percoba

an Ke -

Massa

terukur

Pendorong

1

Pendorong

2

Pendorong

3

Pendorong

4 Keterangan

1 0,37Kg Aktif Tidak Aktif Aktif Tidak Aktif Sesuai

2 0,39 Kg Aktif Tidak Aktif Aktif Tidak Aktif Sesuai




6 0,37Kg Aktif Tidak Aktif Aktif Tidak Aktif Sesuai











56


Percoba

an Ke -

Massa

terukur

Pendorong

1

Pendorong

2

Pendorong

3

Pendorong

4 Keterangan

1 0,46Kg Aktif Tidak Aktif Tidak Aktif Tidak Aktif Sesuai

2 0,48 Kg Aktif Tidak Aktif Tidak Aktif Tidak Aktif Sesuai















57


Percoba

an Ke -

Massa

terukur

Pendorong

1

Pendorong

2

Pendorong

3

Pendorong

4 Keterangan

1 0,57Kg Aktif Aktif Tidak Aktif Tidak Aktif Sesuai

2 0,59 Kg Aktif Aktif Tidak Aktif Tidak Aktif Sesuai




6 0,57Kg Aktif Aktif Tidak Aktif Tidak Aktif Sesuai






variasi massa dengan range massa 0.6 Kg , ada kegagalan pada plant ini

disebabkan oleh gangguan- gangguan pada saat salah meletakkan produk kemasan

pada timbangan, yang menyebabkan produk kemasan terselip dan tidak bisa

terdorong. Hasil yang didapatkan dari pengujian keseluruhan alat dengan range

massa 0.6 Kg dapat dijadikan presentasi keberhasilan yaitu :



58

% Keberhasilan = n Keberhasilan

n Percobaan

% Keberhasilan = 8

10

Setelah dilakukan analisi sistem keseluruhan dengan range massa 0.6 Kg

dapat disimpulkan bahwa didapatkan hasil keberhasilan sistem sortir yakni 80%.

Hasil tersebut dari analisa hasil percobaan sebanyak 10 kali dengan keberhasilan 8

kali.

Tabel 4.13 Tabel Hasil Pengujian Keseluruhan Alat dengan Range Massa 1 Kg

Percoba

an Ke -

Massa

terukur

Pendorong

1

Pendorong

2

Pendorong

3

Pendorong

4 Keterangan








X 100 %

=

X 100 %

= 80 %



59





variasi massa dengan range massa 1 Kg , didapatkan hasil keberhasilan sistem





60

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang didapatkan dari kegiatan pembuatan proyak tugas akhir

ini dengan judul “Rancang Bangun Sistem Sortir Produk Kemasan Berdasarkan

Berat Berbasis PLC ” yakni sebagai berikut :

1. Sistem sortir produk kemasan berdasarkan berat dalam kemasan dapat

dibuat dengan sensor loadcell sebagai sensor massa, motor sebagai

penggerak konveyor dan penggerak dari pendorong produk kemasan.

PlC dan Arduino Uno sebagai pengendali sistem untuk melakukan

penyortiran.

2. Hasil kinerja alat yang didapatkan setelah melakukan percobaan

sebanyak 10x variasi massa dengan range massa 0,2 Kg,0,4 Kg,

0,5,0,1 Kg, masing masing didapatkan hasil keberhasilan sistem sortir

yakni 100%.

3. Untuk percobaan variasi massa dengan range massa 0,6 Kg ,

didapatkan hasil keberhasilan sistem sortir mencapai 80% dengan

percobaan sebanyak 10x.



61

5.2 Saran

1. Proyek Tugas Akhir Rancang bangun sistem sortir produk kemasan

berdasarkan berat berbasis PLC, dapat dikembangkan lagi dengan

meminimalisir error.

2. Wiring kabel dapat dirapikan sehingga tidak menghabiskan kabel

yang terlalu panjang. Gesekan pada Gir motor dapat diganti dengan

coupling agar tidak menimbulkan kebisingan.



62

DAFTAR PUSTAKA

CX-Programmer User Manual Version 9.0

Dennis, Arman.2012. Rancang Bangun Penimbangan dan Pengepakan Pada

Produksi Gula Menggunakan PLC. Politeknik Elektronika Negeri

Surabaya, Surabaya. Indonesia.

http://www.kitomaindonesia.com/article/23/load-cell-dan-timbangan

http://www.musbikhin.com/pengantar-cx-programmer-seri-belajar-plc

Manual Book PLC OMRON CP1L

Muzakki, 2008, Bengkel Elektronika, Surabaya.

Muzakki, 2015, Bengkel Elektronika, Surabaya.

Satrio. 2015. Rancang Bangun Miniatur Pemilah dan Pengepakan Barang Secara

Otomatis Berbasis PLC OMRON. Universitas Airlangga. Surabaya



http://www.kitomaindonesia.com/article/23/load-cell-dan-timbangan

http://www.musbikhin.com/pengantar-cx-programmer-seri-belajar-plc

64

HASIL PEMBUATAN ALAT

Timbangan Produk Kemasan

Pendorong Sortir set point 1,2,3.



65

Hasil Plant Keseluruhan

Wiring Shield Arduino



66

Modul PLC Omron CP1L

Rangkaian Power Suply 24 V



67

Rangkaian Driver Motor

Wiring Supply dan Driver Motor



RANCANG BANGUN SISTEM SORTIR PRODUK ...repository.unair.ac.id/55296/13/FV.OSI.44-16 Rah...

Documents

Transcript of RANCANG BANGUN SISTEM SORTIR PRODUK ...repository.unair.ac.id/55296/13/FV.OSI.44-16 Rah...