i

LEMBAR JUDUL

PENINGKATAN PERFORMA EXHAUST BOX

PENGUKUS SARDEN 425 gram MENGGUNAKAN

PLC KONTROL FUZZY LOGIC

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar

Sarjana (S-1) Teknik Mesin

Disusun Oleh :

MOH.MA’RUF MUDOFIR

NIM : 201010120311149

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2014

ii

POSTER

iii

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

PENINGKATAN PERFORMA EXHAUST BOX

PENGUKUS SARDEN 425 gram MENGGUNAKAN

PLC KONTROL FUZZY LOGIC

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Sebagai Salah Satu Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Disusun Oleh :

Nama : Moh.Ma’ruf Mudofir

Nim : 20101012031149

Telah diperiksa, disetujui dan disahkan oleh :

Dosen Pembimbing I

Budiono, S.Si, MT.

Dosen Pembimbing II

Ir.Sudarman, MT.

Mengetahui,

Ketua Jurusan Mesin

Ir. Daryono, MT.

iv

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

FAKULTAS TEKNIK

Jurusan : Teknik Mesin, Teknik Sipil, Teknik Elektro,

Teknik Industri, D3 Elektronika, Teknik Informatika Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127

Fax. (0341) 460782 Malang 65144

LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI

Nama : Moh.Ma’ruf Mudofir

No. Induk : 20101023011149

Bidang Keahlian : Kontrol

Judul : PENINGKATAN PERFORMA EXHAUST BOX PENGUKUS

SARDINE 425 gram MENGGUNAKAN PLC KONTROL

FUZZY LOGIC Pembimbing I : Budiono, S.Si, MT.

Pembimbing II : Ir.Sudarman, MT.

NO Catatan Asistensi Paraf

Pembimbing I Pembimbing II

1 Persetujuan Judul TA

2 Konsultasi BAB I

3 ACC BAB I

4 Konsultasi BAB II

5 ACC BAB II

6 Konsultasi BAB III

7 ACC BAB III

8 Konsultasi BAB IV

9 ACC BAB IV

10 ACC BAB V

Dosen Pembimbing I

(Budiono, S.Si, MT.)

Dosen Pembimbing II

( Ir.Sudarman, MT. )

v

SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Moh.Ma’ruf Mudofir

NIM : 2010120311149

Tempat / Tanggal Lahir : Banyuwangi, 31 Maret 1992

Fakultas / Jurusan : Teknik / Teknik Mesin

Menyatakan bahwa karya ilmiah atau skripsi ini yang berjudul

“PENINGKATAN PERFORMA EXHAUST BOX PENGUKUSAN

SARDINE 425 gram MENGGUNAKAN PLC KONTROL FUZZY LOGIC”

adalah bukan karya tulis orang lain baik sebagia maupun keseluruhan kecuali

dalam bentuk kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar – benarnya. Jika

terbukti melanggar, penulis siap menerima sanksi akademik yang berlaku di

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.

Malang, 2 Juli 2014

Penulis,

Moh.Ma’ruf Mudofir

vi

ABSTRAKSI INDONESIA

Exhaustbox merupakan salah satu mesin yang terdapat pada industry

pengalengan ikan, fungsinya adalah sebagai pengukus sardine dengan sumber

uap dari boiler. Steam yang dihasilkan oleh boiler karena itu exhaustbox sangat

berperan penting untuk proses produksi pengalengan ikan karena berfungsi untuk

mengukus ikan menggunakan uap yang akan distribusikan ke dalam exhaustbox.

Akan tetapi steam yang dihasilkan oleh boiler kedalam exhaustbox seringkali

memiliki temperature diatas standart yang ditetapkan yaitu 95o C. Saat ini

exhaustbox yang terdapat pada PT.Blambangan Foodpacker Indonesia sangat

lambat untuk mengantisipasi perubahan temperatur, karena itu metode fuzzy logic

perlu diterapkan karena salah satu kelebihan metode fuzzy logic adalah respons

yang cepat.

Tujuan dari peningkatan performa dari exhaustbox ini untuk mengontrol

temperature yang di hasilkan boiler yang masuk ke dalam ruang exhaust box agar

tidak merusak kontur ikan yang sedang di kukus. Karena apabila temperature

yang masuk ke dalam exhaust box melebihi dari temperature standart akan

merusak kountur ikan dan menumbuh kembangkan bakteri yang ada pada ikan

sardine 425 gram tersebut.

Kata kunci : Exhaust Box, Sardine 425 gram, PLC, Fuzzy Logic.

vii

ABSTRAKSI ENGLISH

Exhaustbox is one of the engines found in the fish canning industry, its

function is as a pengukus sardine with steam from the boiler. The Steam

generated by the boiler because it exhaustbox very instrumental to the production

process of canning fish because fish steaming function to use steam to be

distributed into exhaustbox. However, the steam produced by the boiler into

exhaustbox often have a temperature above the thresholds set out namely 95o c.

exhaustbox currently contained on the PT.Blambangan Foodpacker Indonesia

very slow to anticipate the temperature swings, fuzzy logic methods therefore need

to be applied because one of the advantages of methods of fuzzy logic is a fast

response.

The purpose of the improved performance of this exhaustbox to control the

temperature in the boiler produce coming into the room exhaust box so as not to

spoil the contours of the fish being broiled. Because if the temperature that mas.

Keywords: Exhaust Box, Sardine 425 grams, PLC, Fuzzy Logic.

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb

Alhamdulillah, atas limpahan rahmat serta hidayah-Nya Tugas Akhir

ini dapat terselesaikan. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurah

kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW dan keluarga, sahabat, serta

pengikutnya hingga akhir zaman.

Selanjutnya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat

bermanfaat bagi banyak pihak . Tugas Akhir ini dapat terwujud atas bantuan,

bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima

kasih kepada :

1. Kedua orang tuaku tercinta, yang jasa-jasa mereka tidak dapat terwakilkan

dengan tulisan. Jazaahumullahu khoiron katsiiro...amien...

2. Budiono, Ssi. MT. dan Ir. Sudarman, MT. yang telah dengan sabar

membimbing penulis dalam menempuh perkuliahan serta penyusunan

Tugas Akhir.

3. Seluruh dosen Teknik mesin yang telah sabar membimbing penulis selama

masa kuliah.

4. Kakak-kakakku yang telah memberikan dukungan selama ini.

5. Teman - Teman Teknik Mesin Angkatan 2010 terima kasih

semuanya,terutama keluarga besar STE Fian, Jabbar, Amar, Indra, Ijan,

Fariz, .

6. Temen-temen lab Fisika,Siencethink dan,serta kakak-kakak tingkat.

Kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan. Penulis

berharap Tugas Akhir ini berguna bagi semua pihak khususnya untuk

pengembangan sistem control dan automatisasi industri yang berkembang saat

ini.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb

Malang, 12 April 2014

Penulis

ix

DATAR ISI

LEMBAR JUDUL .................................................................................... i

POSTER .................................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................... iii

LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI ............................................... iv

SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ........................................ v

ABSTRAKSI INDONESIA ..................................................................... vi

ABSTRAKSI ENGLISH ......................................................................... vii

KATA PENGANTAR .............................................................................. viii

DAFTAR ISI ............................................................................................. ix

DATAR TABEL ....................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xii

BAB I PENDAHULUAN .................................................................... 1

I.1 Latar Belakang ................................................................. 1

I.2 Rumusan Masalah ............................................................ 2

I.3 Tujuan Penulisan .............................................................. 3

I.4 Manfaat Penulisan ............................................................ 3

I.5 Batasan Masalah ............................................................... 3

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

II.1 Kualitas Uap Air .............................................................. 4

II.1.1 Diagram Fase ........................................................... 4

II.1.2 Proses Perubahan Fase Sistem ................................ 8

II.1.3 Campuran Jenuh Uap Cair ...................................... 11

II.1.4 Fase Kekeringan ...................................................... 11

x

II.2 Exhaust Box ..................................................................... 14

a. Konveyor ..................................................................... 14

b. Steam Piping ............................................................... 14

c. Nozzle ......................................................................... 14

d. Elektrik dan Sensor ..................................................... 15

e. PLC ............................................................................. 15

II.3 Sistem Kontrol Otomatis .................................................. 15

II.3.1 Prinsip Pengontrolan Proses .................................... 16

II.3.2 Sistem Kontrol Otomatis ......................................... 17

A. Open Loop (Loop Terbuka) .............................. 17

B. Close Loop (Loop Tertutup) ............................. 18

II.3.3 Fuzzy Logic ............................................................. 19

II.4 PLC ................................................................................... 20

II.4.1 Difinisi PLC ............................................................ 20

II.4.2 Konsep Progammable Logic .................................. 21

II.4.3 Fungsi PLC .............................................................. 22

II.4.4 Bagian-Bagian PLC ................................................. 22

II.4.5 Pemakaian PLC ....................................................... 27

II.4.6 Operasi Pada PLC.................................................... 27

II.4.7 Keuntungan dan Kekurangan PLC .......................... 28

II.5 Transformasi Laplace ........................................................ 33

II.5.1 Definisi Transformasi Laplace ................................ 33

II.5.2 Definisi Formal ........................................................ 34

II.5.3 Sifat-sifat Transformasi Laplace ............................. 35

II.5.4 Linierisasi ................................................................ 36

II.5.5 Tranformasi Laplace Balik ...................................... 37

xi

II.5.6 Solusi Persamaan Deferensial Dengan Metode

Transformasi Laplace .............................................. 37

II.6 Sardine............................................................................... 39

II.6.1 Kaleng Sardine ........................................................ 39

II.7 Perpindahan Panas ............................................................ 40

II.7.1 Konduksi ................................................................. 40

II.7.2 Konveksi .................................................................. 40

II.7.3 Radiasi ..................................................................... 41

II.8 Diagram Alir Proses Exhaust Box .................................... 42

BAB III METODOLOGI ...................................................................... 42

III.1 Jenis Penelitian ................................................................. 42

III.2 Kebutuhan Konsumen ...................................................... 43

III.3 Lokasi dan Subjek Penelitian ........................................... 47

III.4 Tahap-tahap Penelitian ..................................................... 47

III.5 Alternatif Solusi ............................................................... 48

III.5.1 Kontrol PLC Fuzzy Logic ...................................... 48

III.6 Diagram Alir Proses Penelitian ........................................ 49

III.7 Desain Instalasi Exhaust Box ............................................ 50

BAB IV PEMBAHASAN ....................................................................... 51

IV.1 Desain Exhaust Box ........................................................ 51

IV.1.1 Bahan Produk ......................................................... 51

IV.1.2 Waktu Yang Dibtuhkan Ikan Matang .................... 53

IV.1.3 Debit Uap pada Exhaust Box ................................. 55

IV.2 Perancangan Masukan (Fuzzifikasi) ................................ 57

IV.3 Perancangan Fuzzy Logic ............................................... 60

xii

IV.4 Perancangan Keluaran (Defuzzifikasi) ........................... 63

IV.5 Penegasan (Defuzzifikasi) ................................................. 67

IV.5.1 Mencari nilai valve dari inputan suhu .................... 67

IV.5.2 Mencari valve menggunakan perhitungan manual 71

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................ 64

V.1 Kesimpulan ...................................................................... 64

V.2 Saran ................................................................................. 65

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiii

DATAR TABEL

Hal

Table.2.1 Transformasi Laplace dari Fungsi 42

Table.4.1 Fuzzy Rule 65

xiv

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Diagaram Fasa Air 5

Gambar 2.2 Proses Perubahan Fasa dari Air 10

Gambar 2.3 Diagram Perubahan Fasa Hubungan Tv 11

Gambar 2.4 Titik Kritis Air 12

Gambar 2.5 Karakter zat pada berbagai keadaan 13

Gambar 2.6 Exhaust Box 15

Gambar 2.7 Komponen Exhaust Box 16

Gambar 2.8 Conveyor 17

Gambar 2.9 Diagram Blok Sistem Pengendalian Loop Terbuka 20

Gambar 2.10 Diagram Blok Sistem Kontrol Tertutup 21

Gambar 2.11 Perbedaan Temperatur Dalam Logika Fuzzy 22

Gambar 2.12 Layout Sistem PLC dan Koneksinya 28

Gambar 2.13 Tahap-tahap scanning 31

Gambar 2.14 Spesifik Kaleng Sardine 45

Gambar 3.1 Spesifik Exhaust Box 45

Gambar 3.2 Pipa Steam Dalam Exhaust Box 46

Gambar 3.3 Susunan Pipa Steam Dan Exhaust Box 47

Gambar 3.4 Jarak Steam dengan Conveyor dan Sardine 47

Gambar 4.1 Variabel linguistic untuk masukan suhu 58

Gambar 4.2 Diagram Blok logika kontrol Fuzzy 60

Gambar 4.3 Flowchart Logika Kontrol Fuzzy 62

Gambar 4.4 Variabel linguistic untuk keluaran 63

Gambar 4.5 Himpunan Inputan Suhu dan Sudut Valve (Fuzzifikasi) 67

Gambar 4.6 Fuzzy menentukan inputan dan outputan sesuai data 68

Gambar 4.7 Inputan Nilai Suhu 68

Gambar 4.8 Outputan Nilai Sudut Valve 69

Gambar 4.9 Logika Fuzzy Pada Rules 69

Gambar 4.10 Hasil Dari pengolahan data Fuzzy 70

Gambar 4.11 Grafik Input dan Ouput 70

xv

DAFTAR PUSTAKA

Ardiansyah, Bagus, “Integrasi Fieldbus Pada Distributed Control System

Centum CS3000 Yokogawa”, Surabaya, 2007.

Gunterus, Frans,”Falsafah Dasar Sistem Pengendalian Proses”, Elex Media

Komputindo, Jakarta.,1994

Incropera, Frank,”Fundamental of Heat and Mass Transfer 3nd Edition”, John

Wiley & Son.Inc,1990 [4] Joko Indarto, “Rancang Bangun

Local Control Unit (LCU) Level pada Distributed Control

System (DCS)”, Surabaya 2007.

Kurnia, Dedi Nazara, “Penentuan Safety Integrity Level dengan Fault Tree

Analysis untuk mengetahui Waktu keamanan proses pada

Boiler Steam Drum PT. Indonesia Power UBP Suralaya”,

Surabaya, 2008.

Ogata, Katshuiko, “Teknik Kontrol Automatik I’’, Prentice Hall Inc, 1996.

Ogata, Katshuiko, “Teknik Kontrol Automatik II’’, Prentice Hall Inc, 1996.

Okorie F.C, “Fuzzy Logic Systems”, Jet Publishers Ltd, Lagos, 2008.

Willam C.P, Fuzzy Logic and Real