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