PERANCANGAN SISTEM OTOMASI PADA PROSES PENGECATAN GENTENG METALMahsun Abdi Bidang Studi Teknik Sistem Pengaturan, Jurusan Teknik Elektro,Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih,Surabaya, 60111 Telp : (62 31) 594 7302, Fax : (6231) 593 1237 Email: mahsun.abdi@yahoo.com

Abstrak Pertambahan jumlah penduduk yang semakin signifikan serta perkembangan teknologi yang semakin pesat menjadi alasan utama banyak berdirinya bangunan-bangunan seperti perumahan, ruko, gedung-gedung perkantoran serta pusat bisnis dan perbelanjaan.Hal itu menjadikan genteng banyak dibutuhkan sebagai salah satu kompunen utama penyusun kebanyakan bangunan.Untuk memenuhi hal itu, maka perlu diproduksi genteng dengan mengunakan mesin agar hasil yang diperoleh dapat memenuhi kebutuhan dalam waktu singkat. Salah satu bagian proses dari industri pembuatan genteng adalah proses perwarnaan genteng. Pada final project cluster 1, untuk proses pewarnaan genteng dimana cat danthiner dimasukkan kedalam 3tank untuk dicampur di tangki pencampuran bagian tengah, sekaligus mengatur komposisi volume masing-masing keduanya. Proses selanjutnya, cat yang telah dicampur masuk ke ruang pemanas. Pada ruang pemanas ini, level dan temperatur cat akan diatur secara otomatis sehingga terjaga pada level dan keadaan tertentu. Proses selanjutnya, cat dicampur dengan udara bertekanan tertentu melalui pressure control agar cat dapat disemprot ke permukaan genteng. Terakhir, genteng dipindahkan dari proses pengecatan ke proses selanjutnya dengan pneumatik. Semua proses otomasi dikendalikan oleh PLC dan dapat diamati dan dikontrol oleh software HMI(Human Machine Interface) WINCC. Keywords:cat, thiner,genteng,PLC Siemens, HMI WinCC, temperature control, level control. 1. PENDAHULUAN Sejumlah komponen yang dapat terhubung untuk bekerja bersama-sama menjadi satu kesatuan untuk mencapai tujuan tertentu disebut sistem. Semua sistem tentu memiliki struktur yang menggambarkan bagaimana komponenkomponen tersebut disusun.Tujuan dari perancangan sistem itu juga untuk menjelaskan bahwa sistem tersebut dibuat untuk memenuhi suatu kebutuhan.Sedangkan otomasi sistem adalah suatu proses dimana sistem diharapkan dapat bekerja pada nilai efektifitas dan efesiensi waktu, tenaga manusia dan sebagainya, mudah dalam pengoperasian serta menghasilkan suatu hasil proses yang baik. Untuk merealisasikan hal tersebut di atas, maka digunakanlah suatu kontrol pemrograman yang disebut PLC (Programmable Logic Controller).Dan dalam percobaan kali ini digunakan tipe konfigurasi PLC, yaitu PLC Siemens dengan Software STEP7 Lite. PLC dapat menerima data berupa sinyal analog dan digital dari komponen input device. Sinyal dari sinyal input device dapat berupa saklar-saklar, tombol tombol tekan, peralatan pengindera dan peralatan sejenisnya. PLC juga dapat menerima sinyal analog dari input device yang berupa potensiometer, putaran motor dan peralatan sejenisnya. Sinyal analog ini oleh modul masukan dirubah menjadi sinyal digital.Central Processing Unit (CPU) mengolah sinyal digital yang masuk sesuai dengan program yang telah dimasukkan.Selanjutnya CPU mengambil keputusan keputusan yang berupa sinyal dengan logika High (1) dan Low (0). Sinyal keluaran ini dapat langsung dihubungkan ke peralatan yang akan dikontrol atau dengan bantuan kontaktor untuk mengaktifkan peralatan yang akan dikontrol. 2. PERANCANGAN Proses otomasi pada industri pengecatan genteng ini dibagi menjadi beberapa tahap yaitu tahap pencampuran dan pengadukan cairan yaitu cat dan thiner yang dicampurkan dengan konsemtrasi tertentu (berkisar 70-30 persen) untuk masing-masing larutan. Berikutnya adalah tahap pemanasan cat yang telah dicampurkan sebelumnya, lalu tahap penyemprotan cat pada genteng dan tahap Pergeseran dan pemindahan Genteng. Untuk lebih jelasnya dapat diperhatikan gambar di bawah:

Deskripsi awal proses:

kontrol ini memiliki beberapa fitur yakni menggunakan air sebagai fluida proses, berisi pilihan sensor tingkat, flow dan indikator, aliran arus di kendalikan oleh katup berdasarkan motor valve, kekuatan pompa sentrifugal berkapasitas 5 liter/menit, On/Off kontrol proposional serta tangki. Pada project ini, plan level control berfungsi sebagai sensor level dalam tangki pemanas. Aksinya akan membuka valve tangki campuran dari 3tank jika sensor mendeteksi level low hingga level penuh untuk menutup valve tersebut. - Temperatur Control

Temperature SensorT

Gambar 2.1 Skema Perancangan SistemHeather

2.1

Desain dan Realisasi PlantValve

2.1.1 Komponen Pendukung Dalam merealisasikan proses yang akan dibuat, diperlukan komponen-komponen penyusun yang dapat diimplementasikan bersama sama. Komponenkomponen tersebut antara lain adalah: - 3 Tank Terdiri dari 3 buah tabung yang saling terhubung antara tabung A dan tabung B, serta tabung B dan tabung C dimana diantara tabung-tabung itu memiliki valve (valve 1 dan valve 2). Cat dari tabung A akan tercampur dengan tinner dari tabung C di dalam tabung B.

Gambar 2.3Plant Temperature Control

Gambar 2.2 Three Tank

Pada 3tank ini terdapat sebuah sensor level berupa sensor optik infra merah. Sensor ini yang bisa dipindah untuk mengukur level pada tiap tangki. Sedangkan untuk mengisi masing masing zat cair pada tangki A dan C terdapat sebuah motor pompa 3 fasa. Motor pompa ini memerlukan inverter untuk untuk dapat dijalankan. - Level Control Plant kontrol level adalah sistem loop tunggal, menggunakan air sebagai fluida prosesnya, yang memungkinkan studi tentang prinsip kerja kontrol yang berbahan cair dengan plan level dan laju aliran sebagai variabel proses yang harus dikontrol. Level

Dalam temperature control ini sensor temperatur yang digunakan adalah thermostat. Sedangkan komponen elemen untuk memanaskan menggunakan heater. Thermostat digunakan untuk mendeteksi suhu dalam tank sesuai dengan set yang diinginkan. Jika suhu dalam tank belum memenuhi maka heater akan aktif sampai suhu memenuhi. Jika suhu telah memenuhi kemudian valve akan terbuka. Kinerja ini akan terus beulang kali secara linear.Baik plant level dan plant temperature bekerja dalam satu tangki pemanas dalam final project cluster 1. - Pressure Control Pressure proses control adalah sebuah plant yang biasa digunakan dalam industri untuk mengatur tekanan udara, sehingga didapatkan tekanan udara yang diinginkan. Dalam proses pewarnaan genting, pressure process control berfungsi sebagai pemberi tekanan udara agar cat dapat disemprotkan ke genting. Untuk dapat menyemprotkan cat ke genting, membutuhkan alat tambahan yang mencampurkan cat, yang berasal dari level dan temperature control, dengan tekanan udara dari pressure process control yaitu sebuah gun spray.Dalam proses ini pressure control mengendalikan agar tekanan udara yang digunakan untuk tiap-tiap penyemprotan cat tetap sama, misalkan ada dua buah penyemprotan cat, maka masingmasing penyemprotan diatur agar

mendapatkan tekanan udara yang sama, sehingga hasil pewarnaannya pun sama. - Pnuematic Control Sistem pneumatik prinsip kerjanya tergantung pada kompresi udara.Piranti yang digunakan pada sistem ini berdasarkan hukum fisika dasar.Pengaturan pada sistem pneumatik dilakukan dengan mengatur tekanan udara dan arah aliran udara, yang diatur dengan valve.Dalam proses pewarnaan genting, pneumatic 1 berfungsi mengambil genting yang berasal dari proses sebelumnya agar masuk dalam proses pewarnaan dan setelah proses pewarnaan selesai pneumatic 2 bekerja untuk mengembalikan posisi genting untuk dilanjutkan ke proses berikutnya. Jadi terdapat dua buah pneumatic dalam proses ini.

NAMA PLANTThree Tank Level Control Temperatur e Control Pressure Control Pneumatic Control Power Jumlah 3

INPUTANALOG Level sensor DIGITAL

OUTPUTANALOG DIGITAL 2Valve 2 Motor 1 Valve

Level sensor Temperature sensor

Heater

1 Valve

1 Valve 3 Limit switch 2 saklar 5 1 9

2 Pneumatic

3. IMPLEMENTASI Proses otomasi pengecatan genteng ini dapat kita lihat pada gambar proses kerja sistem dan flowchart berikut ini beserta sistem kerjanya.

Gambar 2.4 proses kerja pneumatic

- Gun Spray Gun Spray berfungsi untuk menyemprotkan cairan pada permukaan genteng.

Gambar 2.5 Gun Spray

2.1.2 Software HMI Perancangan sistem proses pengecatan pada genteng metal ini akan diintegrasikan dengan Human Machine Interface(HMI) WinCC mengunakan PLC Siemens sebagai alat otomasinnya. Penggunaan Human Machine Interface (HMI) ini menjadikan proses dapat mudah diamati real secara langsung kondisi dilapangan. Selain itu dapat pula mengendalikan sistem mengunakan HMI tersebut. Dalam pembuatan Human Machine Interface (HMI) tersebut kami memberikan dua kondisi, pertama ketika kondisi semua plant terhubung dengan Human Machine Interface (HMI), kedua ketika plant tidak terhubung dengan Human Machine Interface (HMI) atau simulasi. 2.1.3 Daftar table input dan output

Gambar 3.1Diagram Blok sistem

Thiner dan cat dicampur pada plant 3tank tepatnya pada tangki tengah. sensor level ini memiliki persamaan garis

sebagai konversi dari input prosentase level sebagai berikut:

decimal

ke

Gambar 3.2 kurva konversi sensor level 3tank

Setelah dicampur dengan perbandingan tertentu, campuran diaduk oleh mixer selama beberapa waktu.Hasil pencampuran cat dialirkan ke plant pemanas untuk dipanaskan pada suhu tertentu dan levelnya dijaga pada nilai tertentu juga. Sensor level pada tangki pemanas ini juga memiliki persamaan garis konversi dari input sensor ke prosentase volume sebagai berikut:

yang berbeda. Misalnya instruksi MD yang merupakan memory double word memiliki 32 bit namun yang digunakan hanya 28 bit sedangkan 4 bit sisanya untuk sign.Sedangkan untuk tipe data word contohnya MW.1 memiliki kapasitas sebesar 2 byte atau 16 bit namun yang digunakan sebesat 12, sedangkan 4 bit sisanya untuk sign. Tipe data interger sebesar 15 bit sehingga memiliki data desimal hingga 32767. Hasil perancangan Ladder diagram yang mempresentasikan algoritma pengendalian proses ditulis pada software Step7 Lite dan rancangan HMI dibuat pada software WINCC, karena perancangan ini terbatas pada alat dan waktu pengujian maka digunakan simulasi untuk merancang sistem sebelum diimplementasikan lebih lanjut pada alat. Untuk simulasi ini kita gunakan step7 Lite simulator untuk menggantikan fungsi dari PLC siemens sebenarnya. Parameter input output PLC bisa diakses melalui Step7 Lite Simulator dengan mudah, kemudian Step7 Lite dengan ladder rancangan dikoneksikan dengan HMI WINCC untuk menjalankan proses serta melakukan pengamatan. Hasilnya plant pengecatan genteng dapat disimulasikan pada HMI WINCC . 5. KESIMPULAN

Gambar 3.3 kurva konversi sensor level tangki pemanas

Persamaannya : Cairan cat yang panas disemprotkan menggunakan udara bertekanan pada permukaan genteng yang sebelumnya posisi genteng telah diatur oleh pneumatik. Pemrograman pada final project ini berupa ladder diagram yang dapat dipresentasikan pada diagram waktu (timing chart) dan diagram alir (flow chart). 4. ANALISA Proses pengecatan genteng merupakan salah satu bagian dari industri pembuatan genteng. Karena itu dalam alur proses dalam final project ini dimana genteng diambil dari suatu conveyor dengan cara menggesernya ke dalam ruang pengecatan dengan menggunakan sebuah pneumatic. Dari ruang pengecatan selanjutnya genteng akan digeser ke conveyor yang lainnya untuk diproses pada tahap yang lain. Perancangan sistem ini pertama dilakukan dengan pembuatan ladder diagram yang di dalamnya juga berisi perintah untuk input dan output analog serta pemilihan ruang memori untuk penyimpanan sementara data-data dari masing masing input analog tersebut. Awal pembuatan ladder banyak terdapat kesalahan output data hingga terjadi error dikarenakan pemilihan tipe memori untuk masing masing data

Setelah melakukan perancangan sistem otomasi pada pengecatan genteng dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Peran PLC siemens bisa digantikan oleh adanya step 7 lite plc simulator sehingga rancangan ladder pada step 7 lite dapat dijalankan atau disimulasikan tanpa menghubungkan PLC Siemens pada computer, hal itu memudahkan kita untuk memrogram plc tanpa harus membawa plc. 2. WinCC merupakan salah satu human machine interface yang digunakan untuk memudahkan pengamatan atau pengendalian proses pada suatu sistem otomasi khususnya dengan menggunakan plc Siemens. 3. Pada perancangan diagram ladder PLC, pemilihan tipe data untuk pengolahan data-data analog disesuaikan dengan data-data itu sendiri untuk menghasilkan komputasi yang efektif dan hemat memori, misalnya instruksi MD yang merupakan memory double word memiliki 32 bit namun yang digunakan hanya 28 bit sedangkan 4 bit sisanya untuk sign. Sedangkan untuk tipe data word contohnya MW.1

4. 5.

6.

memiliki kapasitas sebesar 16 bit namun yang digunakan sebesat 12, sedangkan 4 bit sisanya untuk sign. Alamat digital untuk input I124.0 sedangkan untuk output Q124.0 Alamat analog untuk input PW260 & PIW262 sedangkan outpunya PQW256 & PQW258 Level cairan pada tangki dapat dikontrol menggunakan kontrol on/off dengan pembacaan level batas bawah dan batas atas.