SKRIPSI
RANCANG BANGUN DAN UJI TEKNIS SISTEM KENDALl BERBASlS PLC ,
( PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) PADA JARINGAN IRlGASI TETES lllDROPONIK SUBSTRAT UNTUK BERBAGAI JENIS DAN UMUR TANAMAN
Olelt :
TuTI
BIANA DWI AS F01499133
2003 FAKULTAS TEKNOLOGIPERTANIAN INSTITUTPERTANIAN BOGOR BOGOR
Biana Dwi Astuti. F01499133. Rancang Bangun Dan Uji Teknis Sistcm Kcndali Bcrbasis PLC ( Programmable Logic Controller) Pada Jaringan Irigasi Tctcs Hidroponik Substrat Untuk Bcrbagai Jenis Dan Umur Tanaman. Di hawah bimbingan : Herry Suhardiyanto. 2003.
RINGKASAN Dalam situasi krisis ekonomi seperti sekarang ini. sektor pertanian merupakan sektor yang mempunyai prospek yang lebih baik dibandingkan dengan sektor lain dan masih potensial untuk dikembangkan (Sugiyono, 1998). Pengontrolan secara otomatik dalam pelaksanaan irigasi tetes di dalam
greenhouse
pada tanaman
hidroponik sangat membantu operator. Sistem otomatisasi dalam pelaksanaan irigasi tetes yang dapat mengontrol input dan output yang banyak dengan satu mekanisme pengontrolan salah satunya adalah menggunakan
Programmable Logic Controller
(PLC) yang biasa digunakan dalam bidang industri. Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang dan melakukan pengujian secara teknis sistem kendali otomatis dengan PLC pada pemberian nutrisi jaringan irigasi tetes hidroponik substrat untuk berbagai jenis dan umur tanaman. yaitu tanaman mentimun tomat
(Lycopersion esculentum Mill.)
(Cucumis sativus L.), dan
yang dibedakan pada umurnya. Penelitian
mengenai sistem pengendalian muka air tanah dan kelembaban media tanam sudah banyak dilakukan. Ada beberapa macam sistem kendali yang digunakan. diantaranya sistem fuzzy yang diteliti oleh Priyatna (1998), sistem on-off dengan peraga digital oleh Setiawan, B.l (1983), tipe on-offunmk irigasi oleh Patappa, A.M (2001), serta tipe on-off berbasis PLC
(Programmable Logic Controller)
oleh Fardiani. Yani T.
(2002). Penelitian ini dilaksanakan selama enam bulan dimulai pada bulan F ebruari 2003. Penelitian dilakukan di Laboratorium Fisika Tanah,
]urusan Tanah, Fakultas
Pertanian IPS, dan pada single span Bangunan dan Pertanian
greenhouse Laboratorium Lingkungan (]urusan Teknik Pertanian IPB) di Leuwikoppo. Bahan yang
digunakan adalah
sarana
(Cucumis sativus esculentum Mill.)
varietas
tanam hidroponik substral, antara lain
L) hibrida varietas
Cherysito
Spring Swallow,
bibit mentimun
bibit tomat
(Lycopersicon
, arang sekam sebagai media tana!11, polybag
hitam ukuran 40 x 40 cm, benang kasur untuk menyangga tanaman, kawat untuk mengaitkan benang kasur, stok larutan nutrisi A&B mix.Komponen yang digunakan adalah komponen elektronika penyusun rangkaian sensor kelembaban media tanam, yang terdiri; resistor (tahanan I KQ, 100 Kn dan 1 MQ), catu daya, Op-Amp Ie 741, potensiometer 100 KQ, dioda IN 4148, transistor D313, relai 12 VDC, kabel seperangkat PC (Personal lain-lain. Peralatan yang digunakan adalah
dan
Computer),
PLC
(Programmable Logic Controller)
merek NAIS dari Matsushita
Electric Works tipe FPI-CI4, sambungan komunikasi antara komputer dan PLC FPI tipe RS422/232C, termometer bola basah dan bola kering, EC-Meter, multimeter digital, hybrid recorder Yokogawa tipe HR 2300 (untuk mencatat tegangan dari sensor), gelas ukur, single span greenhouse dengan ukuran 12 x 6 m. stopwatch, pompa listrik merek Airlux dengan daya 125 Watt. sistem irigasi tetes yang terdiri dari dua buah tangki nutrisi masing-masing berkapasitas 250 L dan utama ( dilengkapi dengan
I
knee. valve socket
1000 L, pipa
dan kran air), pipa sekunder
(dilengkapi dengan take off, gromnel dan end plug), selang penetes ( terdiri dari nipple.jlexible tube dan regulating stick), cakram penyaring dan katup tekanan udara (air valve), serta weather station RM YOUNG dan translator untuk menampilkan !jata hasil pengukuran. Modifikasi desain sistem kontrol pertama kali dibuat, dilanjutkan dengan mempersiapkan sistem elektronik, sistem struktural dan mekanik, sistem pemrograman PLC serta melakukan .penanaman bibit yang akan diambil datanya. Penginstalan sistem dilanjutkan dengan menginstal sistem secara keseluruhan dan dengan menyetel (tuning) sistem kontrol. Kemudian dilanjutkan dengan pengujian seeara teknis dan pengolahan data. Media tanam hidroponik umunmya bersifat porous dengan kemampuan menyimpan aimya rendah. Media taoam arang sekam memiliki kadar air (% volume) pada kapasitas lapang pF 2.54 adalah 16.2 % dan titik layu permanen pF 4.2 adalah 11.1 %.Tegangan on-off keluaran sensor yang diset pada kondisi kapasitas Iapang dan titik kritis adalah sebesar 9.63 Volt dan 10.32 Volt. Keluaran pada alat kendali ini dijadikan input ke PLC yang telah diprogram dengan output tegangan listrik pada relay untuk menghidupkan dan mematikan pompa pada sistem irigasi tetes.Volume pemberian air irigasi dengan menggunakan sistem kendali berbasis PLC selama 2 hari mampu mengurangi konsumsi larutao nutrisi menjadi 781 ml (rata-rata dari 2 hari pengukuran) untuk tanaman mentimun berumur 26 HST, dibandingkan dengan 1200 ml/tanaman di
hydroponic farm. Pada tanaman tornat yang berumur
52 HST
konsumsi larutao nutrisi dimana sistem kendaH pemberian larutao nutrisi ditempatkan temyata berkurang menjadi 781 ml/tanaman (rata-rata dari 2 hari pengukuran) dibandingkan dengan di hydroponic farm sebesar 1600. mlltanaman. Satu sistem pengontrolan dengan 3 tingkatan umur tanaman akan berpengaruh pada terjadinya outflow pada tanaman dengan umur yang masih dalam awal pertumbuhan dibandingkan dengan yang sudah masuk pada tahap pembungaan atau pembentukan buah. Pada tanaman dengan tahap yang lebih tinggi akan mengalami stress yang ditandai dengan menguningnya sebagian daun terutama daun bagian bawah yang dekat dengan pangkal tanaman. Berdasarkan hasil penelitian ini maka disarankan bahwa sistem kendali pemberian larutao nutrisi berdasarkan kelembaban media tanam berbasis PLC ini meskipun dapat mengendalikan banyak input, masih pedu disempumakan lagi terutama pada parameter yang akan dikontrol. Keseragaman wnur tanaman yang akan dikontrol hendaklah perlu diperhatikan agar pada saat pengontrolan tidak teIjadi keadaan dimana tanaman yang satu kelebihan air dan yang satunya menderita stress. Perlunya penerapan sistem kendalli pemberian larutan nutrisi di lapangan yaitu pada skala hydroponic farm.
RANCANG BANGUN DAN UJI TEKNIS SISTEM KENDALl BERBASIS PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) PADA JARINGAN IRIGASI
TETES HIDROPONIK SUBSTRA1;.UNTUK BERBAGAI JENIS DAN UMUR TANAMAN
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut PertBoian Bogor
OIeb: BIANA DWI ASTUTI F01499133
2003 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
RANCANG BANGUN DAN UJI TEKNIS SISTEM KENDALl BERBASIS PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) PADA JARINGAN IRIGASI
TETES HIDROPONIK SUBSTRAT UNTUK BERBAGAI JENIS DAN UMUR TANAMAN
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat Dotuk memperoleb gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pads Jurus30 Teknik Pertanian Fakultas Tekoologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
OIeh: BIANA DWl ASTUTI F01499133
Dilahirkan pada tanggal8 September 1981 Di Sleman, Vogyakarta
Tanggal Lulus : 8 September 2003
SeJllle1lel'l, r 2003
ilIltiiOlill log Akademik
R1WAYAT HIOUP
Penulis dilahjrkan di Sleman, Yogyakarta pada tanggal 8 September 1981 dari pasangan Suwardi dan Sutirah. PenuJis merupakan
anak kedua dati empat bersaudara
Penulis menyelesaikan pendidikan Turcn
Kecamatan
Pakem
rnelanjutkan sekolah di
pada
dasar di SD Negeri
tabun
1993
kernudian
SMP Negeri 2 Pakem dan lulus pada
tahun 1996. kemudian meianjutkan ke SMU Negeri 8 Yogyakarta dan lulus pada tabun 1999. Penulis diterima menjadi mahasiswa Institut Pertanian Bogor pada tabuo 1999 melalui jalur Ujian Masuk Perguruan Tinggi Negeri (UMPTN) dan diterima di Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian dengan subprogram studi Teknik Biosistem. Selama menyelesaikan studinya di IPS, penulis aktif di kegiatan luar kampus yaitu sebagai relawan di WWF (World Wild Fund), relawan di RMI The Indonesian Institute and Environment, Pengajar Private
Bahasa Inggris di Pustakakita Study
Center serta mengikuti berbagai kegiatan kemahasiswaan khususnya di hidang olahraga.
Penulis pemah melakukan magang
mengisi waktu libur di Parung
Hidroponic Farm, melaksanakan Praktek Lapang di Lembang. Sandung. Penulis berhasil menyelesaikan pendidikannya di IPB setelah dinyatakan lulus pada tanggal 8 September 2003 dengan judul skripsi Rancang Bangun dan Uji Teknis Sistem Kendali Berbasis PLC
(Programmable Logic Controller)
pada Jaringan Irigasi Tetes
Hidroponik Substrat untuk Berbagai Jenis dan Umur Tanaman.
A Thousand Thanks Special To: I could finish this wads. My Parents, finally both of you will be proud of me. Mr. Hetty Suhardiyanto. thank. you very much of being my good father. yout " Diesel Machine" will change in another shape but just trust me She will be a succesful woman '0 be a nice mother (Amiiiliinl). Mr. Asep Sape'J & Mr. J Dewa Made Suhra.., tIwlks for being my examiner lecturet. Niken's motorcycle, Thanks for going everywhere to accompany me. My nice sister Niken '38- very much thank you of your support. Mr Herrfs "children"- Fendy, Esti, Ririn, lotan. Niken - Hope all of you on time to get your scholar degree. My Best friends - Nanik 'Anton' Purv.'anti & Asri 'Inelra'watt - Ibanks of your support and thanks too of accompany me 'till morning doing my K.O. minithesis. finally I'll join you to get my scholar degree. My lovely friend in Leuwikoppo's research - Putik: Retnosari, Chusnul Arif, Oscar wardha.na, Amin Kuncoro. Iyandri Agusta, Sigit Ennnoanto. Sujiooo, Dian Putwiningtyas, Pascalia Ritta Andioi, Heriyani Pahlevi, Eko Arif Kochmao, Notion Hidayat, Didio waludin, Defiana Amaldy, Yahya, Taufiq Hidayat, Stduy Eka Putta, etc- Thanks for helping me '0 your cheerful. Every body who involved in my research - Yusuf Adhitama, Deny MimmaJa, Avianto Nugrobo, Widyanto Ramadhan, Zakiy Mubarak, Endah Puspitojati, Silvi Dalih w., Yulianti Hakim, Yeni Aodriani, Minami Widayanti, Arthur Padindungan. Rian Ru1iyana, Monica Yeni Pamuogkas, Hetlin Madinda, etc- without all of you I am "nothing". I.ilis Sariah & Anton '35, Thank you very much of the scanner. The four gang Lilla Yuni Ana, Yunira l\oorariyanti, .\0 Sati�-a Rinaw;Hl - finally all of us could get this special moment '0 when all of �·ou come to my bC:lUrifui city YOGYE�K.-\R'L\ ? 0813lO803428 thanks for being my lucky number to get me every where 10 meet someone 'n sendiug my 80Wld & message. My friends in 'Si Do'l' Boarding House Mba' Neneng, Nengky, Yesi, Milda, Ati, QQ, Ika, Dedex, Chandra, Rena - you are so my kindness housemate. TRI MULIA 2 Crew- Mas Edy, Mas Zainal, Mas Wawan 2, Mas Iping & Bowo + Yekti (???????) - thanks for your surprise of my B'day 'n thanks for copy & hard covering my KO. minthesis. TEP '36 Crew-Sarah,Rony, Erwin, Wartono, Dyab, Diana DP, Nanik, Helen, Pa'I, Endah, Dian Eko, DOOy, Yudi W., Munir, Hedina, Roni, Aris, Khalim, Luqman, Avi, Gusta, Aa' Dhen4 Silvi, Rini, Ritra, Vera, Tami', Susan-to, Dian Sapta, Asri, Yenny, Yudi Awang, Zakiy, Yusron, Hakim, Latif, Agus, Sogit, Hernik, Suci, Saiful, Yusuf, Chusnul, Suroso, Levi, Tiwi', Riska, Wedee, Abun, Dedi, Cici', Yahya, Mirnink, Def, Harlis, Iwan, Ifsa� Indra, Lina, Ucup, Sujiono, Ika, Rina, Taufiq, Sri, Slamet, QQ, Dena, Andi, Hero, Indo, Nunung, Andrianus, Amin, Ibnu, Pujiono, Putri, Tusi, Zacky, Lilis, Deny R., Dian P., Arie, Novi, Danesty, Nurul, Alfi, Rian, lin, Poeh, Eka, Rahmady, Pata!, Rolan, Inga', Ferry, Mutiara, Witarsa, Uli', Budut, Purik, Nofian, Monic, Annen, Da'an, Sendy, Maida, Arthur, Oscar, Tuti 'n Netty-I'm Happy being a part of unforgetable memories in TEP '36, finally we will have <13uku Angkatan". The last . . .. Thank you very much to everybody wbo didn't mention above.
Allah swr, Whose love can't count 'cos HIS blessing
-
-
-
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah.
Penulis panjatkan puja dan puji syukur kepada Allah SWT
karena berkat rahmat-Nya dapat megyelesaikan seluruh rangkaian penelitian dan penyusunan tugas akhir (skripsi) tentang Rancang Bangon dan Uji Teknis Sistem KendaIi Berbasis PLC Tetes
Hidroponik
(Programmable Logic Controller) pada Jaringan lrigasi
Substrat
untuk
8erbagai Jenis
dan
Umur
Tanaman.
Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan dari penelitian sebelumnya oleh saudari Yani Tria Fardiani.
Tanaman hanya dapat tumbuh optimal dan memberikan basil
yang tinggi bila kebutuban aimya dapat dipenuhi dalam jurnlah dan waktu yang tepat.
Ketepatan pemberian air yang dibutubkan tanaman tidak dapat diketahui
seeara pasti akan tetapi clapat didekati dengan penerapan alat kontrol kelembaban media tanam yang dapat mendeteksi kondisi pada saat tanaman membutuhkan air. Adapun hasilnya dituangkan dalam laporan ini. Pada kesempatan ini. Penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada Bapak Dr. Ir. Herry Suhardiyanto, M.Sc selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan
saran
dalarn pendanaan serta kesabaran dalam membimbing, Bapak
maupun membantu
Dr. Jr. I Dewa Made
Subrata, MAgr dan Dr. Ir. Asep Sapei MS selaku dosen penguji tugas akbir. Penulis juga mengucapkan banyak. terima kasih kepada Mitra Kerja, Chusnul Arif, Putik Relno Sari dan Yusuf Aditama,
yang teIah bekerja sama sanga! baik
dalarn penelitian dan penulisan skripsi ini. Ucapan yang sarna juga Penulis ucapkan kepada Mbak Yayu Romdbonah, Mbak Yani Tria Fardiani, Mas Edy Purnomo, Asrie Indrawati, Deny Mitamala, Avianto "cantik" Nugroho, Artur Parlindungan, Rian Ruliyana yang telah banyak membantu di lapangan dan Suroso Budi Rahayu, K. Yudi Awang, terima kasih atas sharing dan diskusinya serta Nanik Purwanti,
Helen & Amin, Erwin "Palala", Soleh Adi W., Saiful Aziz, Yesi Martini TIN 36, Adek-adek kelas Citra Asmara TIN 38, Esti 37, Pindy 37, Niken 38 karena kalianlah Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Terimakasih
yang
tulus, Penulis sampaikan
kcpada
star PT.
Tcknika
Sekuensa Indonesia dan PT. Innova, Pak Heru, Pak I-Iendri, Pak Ernest. Pak Darsono, Mbak Fitri dan Mbak Nurul yang telah memberikan kontribusi yang memuaskan atas pelatihan PLC-nya
(Programmable Logic Controller).
Pcnulis
menjadi tahu banyak hal yang berhuhungan dengan perangkat PLC dan aplikasinya dalam industri. Ucapan terimakasih yang hangal, Penulis sampaikan kepada orang-orang yang tulus dalam mengakomodasi emosional Penulis, Ayahanda dan Ibunda tercinta, Mas Agus Purwoko, Mbak Mia Septiani, Adek-adekku tersayang Cahyo Pramono dan Deni Susilowati, Mbok Nit tersayang, kakakku yang pengertian Mas Agung (cakrawala berpikirku makin luas dan saya bisa melihat sisi lain dalam hidup ini), Mas Ralunat (spirit dalam imajinasi mimpi
masa
Dek leuk serta keluarga besar Trah Pawiro Rejan
Bogor, September 2003
depan), Om Jixs dan
Mbak Nurul,
(I'm nothing without all of you).
Penulis
ii
DAFTAR lSI
Halaman KATA PENGANTAR........................c............................ DAFT AR lSI ........................... . ...............................
..........................
.
.. .......... ....................
111
DAFTAR TABEL...................... ........................... .............. ........................
VI
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
VII
DAFTAR LAMPIRAN ........... ............................................. ........................
VIII
I.
PENDAHULUAN ........... A. LATAR BELAKANG
II.
B. TUJUAN ..................... ........... ........... ............. ...............................
3
TINJAUAN PUSTAKA .. ......................... ............... .............................
4
A.
KONTROL OTOMATIK ................... ............... .............................
4
B.
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROUER (PLC)..........................
6
C.
ALAT KENDALl KELEMBABAN MEDIA T ANAM .....................
12
D. !RIGASI TETES ..............................................................................
IS
E
BUDIDAYA HIDROPONIK SUBSTRAT .......................................
20
F.
KARAKTERJSTIKMEDIA TANAM ..............................................
22
G. KEBUTUHAN AIR TANAMAN ........................ ............................
26
H.
BUDIDAYA MENTIMUN
(Cllcumis saliVlls L.) ............................
28
I.
BUDIDAYA TOMAT
(Lycopersicon esculen/llm MilL) ...................
30
...........................
32
III. METODE PENELITIAN ........... A. WAKTU DAN TEMPAT ....
32
B. BAH.ANDAN ALAT........................................................................
32
C. TAH.APAN PENELITIAN................................................................
33
C.l. Sistem Elektronik .................................... ........... ......................
35
C.2. Sistem Hidroponik dan persiapan tanam
35
C.3. Sistem Pemrograman PLC ... ..................
38
CA. Prediksi Penggunaan air Akibat Evapotranspirasi .......................
41
111
