TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM i

Rancang Bangun Dan Implementasi Mesin Pengolah Humus

Organik Guna Mengoptimalkan Produksi Berbasis Programable

Logic Controller (Packing Process)

TUGAS AKHIR

Oleh :

Jefri Agung Maradiansyah

201210130311067

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2018

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM ii

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM iii

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM iv

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM v

Abstrak

Humus adalah material organik yang berasal dari degradasi ataupun

pelapukan daun-daunan dan ranting-ranting tanaman yang membusuk yang

akhirnya mengubah humus menjadi tanah. Bahan baku untuk humus adalah dari

daun ataupun ranting pohon yang berjatuhan, limbah pertanian dan peternakan,

industri makanan, agroindustri, kulit kayu, serbuk gergaji, kepingan kayu, endapan

kotoran, sampah rumah tangga, dan limbah-limbah padat perkotaan. Humus

merupakan sumber makanan bagi tanaman, serta berperan baik bagi pembentukan

dan menjaga struktur tanah. Dalam proses pembuatan humus organik di CV

barokah jaya masih menggunakan alat yang masih tergolong manual. Untuk

mempermudah hasil produksi dapat dilakukan dengan cara membuat mesin yang

mampu memproduksi pembuatan humus organik secara otomatis. Untuk membuat

mesin otomatis diperlukan suatu sistem kontrol. Dalam hal ini menggunakan PLC

untuk mengatur otomatis mesin pengolah humus serta menggunakan HMI sebagai

penampil proses kerja. PLC digunakan sebagai pengatur semua penggerak yang

terpasang pada alat. Sensor load cell difungsikan sebagai penakar otomatis untuk

mengetahui berat produk kemasan, disetiap kemasan berat yang ditentukan yaitu

5kg, Sedangkan sensor proximity sendiri digunakan sebagai pendeteksi bahan

produk yang akan dipress, tidak hanya itu sensor proximity juga difungsikan

sebagai penghitung bahan yang sudah dipress atau dikemas. Dengan adanya mesin

pengolah hnus organik secara semi otomatis ini diharapkan untuk mempermudah

kinerja pada CV barokah jaya dalam melakukan penakaran dan pengemasan. Rata-

rata waktu yang dibutuhkan untuk sekali proses penakaran sampai pengemasan

yaitu 5,12 detik.

Kata kunci: PLC, HMI, Humus Organik, Sensor Proximity

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM vi

Abstract

Humus is organic material derived from the degradation or decay of leaves

and twigs decaying plants that eventually transform into the soil humus. Raw

materials for humus is of the leaves or twigs falling,waste agricultural and

animalhusbandry, industry, food agro-industry, bark, sawdust,wood chips, sludge,

garbage householdand municipal solid wastes. Humus is a food source for plants,

as well as good role models for the formation and maintain soil structure. In the

process of making organic humus CV barokah jaya still using manual tools are still

classified. To facilitate the production can be done by a machine that would

produce automatically the manufacture of organic humus. To make an automatic

machine required a control system. In this case using a PLC to set automatic

processing machine humus and use the HMI as a performer working process. PLC

is used as a regulator of all movers attached to the appliance. Sensor load cell

functioned as penakar automatically to determine the weight of packaging

products, at each packaging weight determined is 5kg, while proximity sensor itself

is used as a detector material product to be pressed, not just the proximity sensor

is also used as a counter material that has been pressed or packed. With the organic

humus processing machine semi-automatic is expected to facilitate the performance

of CV barokah jaya in doing dosing and packaging. The average time required for

a process of dosing to packaging that is 5.12 seconds.

Keywords: PLC, HMI, Organic Humus, Proximity Sensor

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM vii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Syukur Alhamdulillah atas kehadirat Allah SWT dengan limpahan

hidayah dan rahmad-Nya, shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada

junjungan Nabi besar Rasullullah Muhammad SAW. Tiada kata selain puji syukur

dan terima kasih karena penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Oleh karena

itu, dengan rendah hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada:

1. Kedua orang tua tercinta Bapak Soeprijadi Hamzah dan Ibu Sukarti,

serta Nenek Partimah. yang senantiasa tanpa lelah mendoakan dan

memberi dukungan, semoga berkah dan rahmad-Nya selalu menyertai

beliau.

2. Adik-adiku, Adi Bangga Permadi, Avip Triatmajaya, Rahma Dewi

Santika dan Nova Eriza Mustika, yang selalu ada dalam hati.

3. Bapak M. Chasrun Hasani, ST., MT. dan Bapak Widianto, ST., MT.

selaku dosen pembimbing dalam tugas akhir. yang selalu membimbing

dengan kesabaran dan mengarahkan pemahaman.

4. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro,

Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang.

5. Bapak/Ibu Dosen Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah

Malang yang senantiasa menjadi pendidik tanpa tanda jasa.

6. Teman-Teman Mahasiswa Seperjuangan Teknik Elektro kelas B

angkatan 2012.

7. Teman-Teman Organisasi Desa Karang Taruna RW.02 dan AMPAZ

Adventure yang selalu mendukung dan menghibur penulis.

8. Dan seluruh barisan para Mantan Kekasih, yang telah banyak memberi

pelajaran untuk menjadi lebih baik, hingga akhirnya penulis dapat

menyelesaikan tugas akhir ini.

Semoga segala bantuan, motivasi, dan do’a yang diberikan kepada

penulis diridhoi dan mendapat imbalan yang berlipat ganda dari Allah SWT, Amiin

ya Rabbal’alamin.

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM viii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan

rahmat dan hidayah-NYA sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang

berjudul:

“PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI MESIN PENGOLAH

HUMUS ORGANIK GUNA MENGOPTIMALKAN PRODUKSI

BERBASIS PLC (PACKING PROCESS)”

Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi

karakteristik motor DC dan sensor proximity serta karakteristik sieler pemanas.

Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih

banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran

yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan

kedepan.

Malang, 31 Januari 2018

Jefri Agung Maradiansyah

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM ix

DAFTAR ISI

Halaman

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

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................ ii

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

LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................ iv

LEMBAR PERSEMBAHAN ........................................................................... v

ABSTRAKSI ..................................................................................................... vi

ABSTRACT ..................................................................................................... vii

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

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

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

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiv

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

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

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 4

1.3 Tuhuan .................................................................................................. 4

1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................. 5

1.5 Batasan Masalah..................................................................................... 5

1.6 Sistematika Penulisan Laporan .............................................................. 6

BAB II STUDI PUSTAKA .................................................................................... 7

2.1 Sensor ..................................................................................................... 7

2.1.1 Sensor Proximity (Proximity Switch) ...................................... 7

2.2 Hand Sealer ........................................................................................... 9

2.3 Motor Listrik DC ................................................................................ 10

2.4 Programable Logic Controller ........................................................... 12

2.4.1 S7-1200 PLC Siemens S7-1200 ........................................... 14

2.4.2 Siemens Automation Portal TIA v12 .................................... 15

2.5 Ladder Diagram (LD) ......................................................................... 16

2.6 Fungsi Logika Dasar ............................................................................ 18

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM x

2.6.1 Logika AND ......................................................................... 18

2.6.2 Logika OR ............................................................................. 19

2.6.3 Logika NOT .......................................................................... 19

2.6.4 Logika NAND ....................................................................... 20

2.6.5 Logika NOR .......................................................................... 20

2.6.6 Logika Exclusive OR ............................................................ 21

2.7 Human Machine Interface (HMI) ....................................................... 21

2.7.1 HMI Scheneider Electric Magelis GTO ................................ 22

2.7.2 Fungsi HMI ........................................................................... 24

2.7.3 Bagian – Bagian HMI .......................................................... 24

2.7.4 Hubungan Antar Muka HMI Dengan Sensor Proximity....... 25

2.8 Motor Induksi ...................................................................................... 27

BAB III METODELOGI PENELITIAN ........................................................... 28

3.1 Blok Diagram Desain Sistem .............................................................. 29

3.2 Perancangan dan Pembuatan Mekanik ................................................ 30

3.3 Perancangan Rangkaian elektronika hardware ................................... 35

3.3.1 Rangkaian Elektronika Motor Brushed Dan Elemen Pemanas

.................................................................................................................... 35

3.3.2 Rangkaian Elektronika Motor Induksi 1 Fasa Konveyor ..... 36

3.3.3 Rangkaian Keseluruhan Alat Yang Digunakan ................... 36

3.4 Desain Ledder Diagram ...................................................................... 38

3.5 Desain Penampil HMI Pada Proses Kerja ........................................... 40

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ............................................................ 41

4.1 Pengujian Karakteristik Pada Motor DC ............................................. 41

4.1.1 Tujuan .................................................................................. 41

4.1.2 Peralatan ............................................................................... 41

4.1.3 Persiapan Pengujian ............................................................. 42

4.1.4 Hasil Dan Analisis ............................................................... 42

4.2 Perhitungan Waktu Selama Proses Pengepresan ................................. 45

4.2.1 Tujuan .................................................................................. 45

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM xi

4.2.2 Peralatan ............................................................................... 45

4.2.3 Persiapan Pengujian ............................................................. 45

4.2.4 Hasil Dan Analisis ............................................................... 45

4.3 Perbandingan Penghitungan Waktu Menggunakan Alat Produksi

Manual dengan Menggunakan Alat Produksi Otomati .............................. 47

4.3.1 Tujuan .................................................................................. 47

4.3.2 Peralatan ............................................................................... 47

4.3.3 Persiapan Pengujian ............................................................. 48

4.3.4 Hasil Dan Analisis ............................................................... 48

4.4 Pengujian Program PLC Pada Siemens Automation v12 (Packing

Process) ..................................................................................................... 50

4.4.1 Tujuan .................................................................................. 50

4.4.2 Peralatan ............................................................................... 50

4.4.3 Persiapan Pengujian ............................................................. 50

4.4.4 Hasil Dan Analisis ............................................................... 51

4.5 Pengujian Program HMI Pada Vijeo Designer (Packing Process) ..... 55

4.5.1 Tujuan .................................................................................. 55

4.5.2 Peralatan ............................................................................... 55

4.5.3 Persiapan Pengujian ............................................................. 55

4.5.4 Hasil Dan Analisis ............................................................... 55

BAB V PENUTUP ................................................................................................ 59

5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 59

5.2 Saran .................................................................................................... 59

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 60

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Sensor Proximity .................................................................................. 7

Gambar 2.2 Tiga Macam Output Proximity Switch ................................................. 8

Gambar 2.3 Hand Sealer ........................................................................................ 10

Gambar 2.4 Motor DC ........................................................................................... 12

Gambar 2.5 Sistem PLC ......................................................................................... 14

Gambar 2.6 PLC Siemens S7-1200 ...................................................................... 15

Gambar 2.7 Menu Utama Automation Portal TIA v12 Software ........................... 16

Gambar 2.8 Pembuatan Ladder Diagram Automation Portal TIA v12 Software .. 16

Gambar 2.9 Contoh Diagram Ladder .................................................................... 18

Gambar 2.10 Gerbang AND beserta Ledder PLC Dan Tabel Kebenaran ............ 18

Gambar 2.11 Gerbang OR beserta Ledder PLC Dan Tabel Kebenaran ............... 19

Gambar 2.12 Gerbang NOT beserta Ledder PLC Dan Tabel Kebenaran ............. 19

Gambar 2.13 Gerbang NAND beserta Ledder PLC Dan Tabel Kebenaran ......... 20

Gambar 2.14 Gerbang NOR beserta Ledder PLC Dan Tabel Kebenaran ............. 20

Gambar 2.15 Gerbang XOR beserta Ledder PLC Dan Tabel Kebenaran ............. 21

Gambar 2.16 Penampil HMI Schneider Electric Magelis GTO ........................... 22

Gambar 2.17 Spesifikasi HMI Schneider Electric Magelis GTO .......................... 23

Gambar 2.18 Desain Dimensi HMI Schneider Electrik Magelis GTO ................. 24

Gambar 2.19 Hubungan PLC dan HMI ................................................................ 25

Gambar 2.20 Rangkaian Antar Muka HMI Dengan Sensor Proximity ................ 26

Gambar 2.21 Motor Induksi 1 Fasa ....................................................................... 27

Gambar 3.1 Alur Diagram Blok PLC ................................................................... 28

Gambar 3.2 Proses Data CPU ............................................................................... 29

Gambar 3.3 Gambar Diagram Blok Sistem .......................................................... 30

Gambar 3.4 Dimensi Perencanaan Mesin Secara Keseluruhan Tampak Depan ... 32

Gambar 3.5 Dimensi Perencanaan Mesin Secara Keseluruhan Tampak Samping

................................................................................................................................ 33

Gambar 3.6 Dimensi Perencanaan Mesin Secara Keseluruhan ............................ 33

Gambar 3.7 Dimensi Perencanaan Mesin Pengepres Tampak Atas ..................... 34

Gambar 3.8 Dimensi Perencanaan Mesin Pengepres Tampak Samping .............. 34

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM xiii

Gambar 3.9 Dimensi Perencanaan Mesin Pengepres Tampak Belakang ............. 34

Gambar 3.10 Dimensi Perencanaan Mesin Pengepres ........................................... 35

Gambar 3.11 Rangkaian Elektronika Motor Brushed ............................................ 35

Gambar 3.12 Rangkaian Elektronika Motor induksi 1 fasa ................................... 36

Gambar 3.13 Rangkaian Elektronika Hardware Keseluruhan ............................... 38

Gambar 3.14 Desain Ladder Diagram Pengaduk Otomatis .................................. 38

Gambar 3.15 Desain Ladder Diagram Katup Silo Otomatis ................................. 38

Gambar 3.16 Desain Ladder Diagram Konveyor Otomatis .................................. 39

Gambar 3.17 Desain Ladder Diagram Pengepress Otomatis ................................ 39

Gambar 3.18 Tampilan Menu Awal HMI .............................................................. 40

Gambar 3.19 Tampilan Pilihan HMI Untuk Proses Produksi Dan Perbaikan ....... 40

Gambar 3.20 Tampilan HMI Pada Proses Kerja Produksi Saat Penakaran ........... 40

Gambar 3.21 Tampilan HMI Pada Proses Kerja Pengemasan Dan Perhitungan

Produk ................................................................................................................... 40

Gambar 4.1 Hasil Grafik Karateristik Motor ........................................................ 44

Gambar 4.2 Flowchart Perancangan Alat ............................................................. 46

Gambar 4.3 Indikator PLC Alamat Output Q0.0 ................................................... 51

Gambar 4.4 Indikator PLC Alamat Output Q0.1 .................................................. 51

Gambar 4.5 Indikator PLC Alamat Output Q0.2 ................................................... 52

Gambar 4.6 Indikator PLC Alamat Output Q0.3 .................................................. 52

Gambar 4.7 Indikator PLC Alamat Output Q0.4 .................................................. 53

Gambar 4.8 Indikator PLC Alamat Output Q0.5 .................................................. 53

Gambar 4.9 Indikator PLC Alamat Output Q0.6 .................................................. 54

Gambar 4.10 Indikator PLC Alamat Output Q0.7 ................................................. 54

Gambar 4.11 Tampilan Menu Utama HMI ............................................................ 55

Gambar 4.12 Tampilan HMI Pada Menu Produksi Dan Perbaikan ...................... 56

Gambar 4.13 Tampilan Menu Perbaikan .............................................................. 56

Gambar 4.14 Tampilan HMI Pada Menu Produksi Penakaran .............................. 57

Gambar 4.15 Tampilan HMI Pada Menu Produksi Pengepressan ......................... 57

Gambar 4.16 Tampilan Kemasan Produk ............................................................. 58

Gambar 4.17 Tampilan Menu Keseluruhan Mesin Pengolah Humus Organik

Otomatis ................................................................................................................. 58

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Spesifikasi Bahan Mekanik ................................................................... 31

Tabel 3.2 Spesifikasi Bahan Elektronik ................................................................ 31

Tabel 3.3 Spesifikasi Bahan Elektronik (Lanjutan) .............................................. 32

Tabel 4.1 Karakteristik Motor Berdasarkan Datasheet ......................................... 42

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Karakteristik Motor DC ............................................ 43

Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Daya Pada Motor DC .............................................. 44

Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Waktu Pengepressan ................................................ 47

Tabel 4.5 Data Hasil Waktu Untuk Mesin Manual ............................................... 48

Tabel 4.6 Data Hasil Waktu Untuk Mesin Otomatis ............................................. 49

TUGAS AKHIR

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik UMM xv

DAFTAR PUSTAKA

[1] Aang Sukendar, Marinus, Novri Tanti, "Pembuatan Sistem Untuk

Pengaturan Mekanisme Kerja Mesin Cetak Kerupuk Menggunakan

Mikrokontroller" Jurnal Fema, Volume 1, Nomor 1, Januari 2013

[2] Septia Rinaldi "Perancangan dan Pembuatan Sistem Pengantongan Material

Otomatis Berbasis PLC OMRON CPM 1A, Vol. 20, No. 1 April 2013

[3] Choir. Misbachul, 2008, “Perancangan Aplikasi Human Machine Interface

Untuk Visualisasi, Monitoring Dan Kontroling Pada Omron PLC”. Teknik

Elektro. Fakultas Teknik. Universitas Muhammadiyah Malang.

[4] Melisa, Noveri Lysbetti. (2010). Remote joystick, 1(1), 17–28.

[5] Syahrul. (2005). Motor Stepper: Teknologi, Metoda dan Rangkaian Kontrol,

6(2), 187–202.

[6] Heri Haryanto, Sarif Hidayat "Perancangan HMI ( Human Machine

Interface) Untuk Pengendalian Kecepatan Motor DC" Setrum-Volume 1,

N0. 2, Desember 2012

[7] Budi Setiawan, “Pengaruh Asam Humus Terhadap Interaksi Radionuklida-

Bentonit: Pengaruh pH Larutan Pelindi” Jurnal Teknologi Pengelolaan

Limbah, Volume 10 Nomor 1 Juli 2007

[8] Yusroni, Nur Alif Mradiyah, Widianto, “Rancang Bangun Alat Pembuat

Kopi Vietnam Drip Otomatis Menggunakan PLC dan HMI (Hardware)”

Teknik Elektro. Fakultas Teknik. Universitas Muhammadiyah Malang,

Vol.1, No.1, Mei 2016

[9] A. Hakam Sudrajat, Nur Alif Mardiyah, Amrul Faruq, “Rancang Bangun

Alat Pembuat Kopi Vietnam Drip Otomatis Menggunakan PLC dan HMI

(Software)” Teknik Elektro. Fakultas Teknik. Universitas Muhammadiyah

Malang, Vol.1, No.1, Mei 2016

[10] Erwin Adriono, Sumardi, and Budi Setiyono, “PERANCANGAN SISTEM

ANTARMUKA BERBASIS HMI (HUMAN MACHINE INTERFACE)

PADA MESIN AUTO BALLPRESS PLANT DI PT.APAC INTI

CORPORA, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Diponegoro Semarang,

VOL.4, NO. 3, SEPTEMBER 2015, ISSN: 2302-9927, 535.

[11] Dyah Nur'ainingsih, Irwan Tri Handoyo, “Sistem Kendali Conveyor

Otomatis Berbasis Mikrokontroller AT89S51” Jurusan Teknik Elektro,

Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadanna, Jurnal Ilmiah

Teknologi & Rekayasa, Vol. 5 No.3, Desember 2010