J. Sains MIPA, Edisi Khusus Tahun 2007, Vol. 13, No. 3, Hal.: 187 - 192 ISSN 1978-1873
PERANCANGAN ALAT PROSES ADSORPSI DENGAN METODE KONTINYU BERBASIS PENGENDALI LOGIKA TERPROGRAM PLC OMRON ZEN 10C1AR-A Sumadi1,*), Hotman1), Emir Nasrullah1), Buhani2) 1)Jurusan
Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Lampung Kimia, FMIPA, Universitas Lampung Jl. Prof. Sumantri Brojonegoro No.1 Bandarlampung 35145 Alamat untuk surat menyurat e-mail :
[email protected] 2)Jurusan
Diterima 28 Agustus 2007, perbaikan 10 Desember 2007, disetujui untuk diterbitkan 27 Desember 2007
ABSTRACT It has been built an equipment for adsorption process based on Programmable Logic Control (PLC) OMRON ZEN 10C1AR-A. PLC controlled open or close position of solenoid valve and speed of servo motor for sample glass position. The equipment used continuous method which flow liquid sample contained heavy metal ion to bioreactor system. In bioreactor system the liquid sample was flowed into glass column containing algae biomass. Temperature and flow of liquid sample in glass column was held on constant value according to time setting. Time setting of the process was 5, 10, 20, 30, 40, 50 and 60 minutes respectively. The components controlled of the system were PLC, solenoid valve and servo motor. PLC OMRON ZEN 10C1AR-A was programmed to produce a computer program which operated the system according to sequent of the process. The result of liquid sample was stored safely for next observation about the adsorption level of biomass algae in liquid which contained heavy metal ion. The continuous method for adsorption process used this equipment is more effective and efficient than manually for researcher. Keywords: PLC, algae biomass, continuous method, adsorption, bioreactor
1. PENDAHULUAN Perkembangan sektor industri sekarang ini meningkat dengan sangat cepat. Selain menimbulkan dampak positif, juga menimbulkan dampak negative yang merugikan masyarakat. Pencemaran lingkungan adalah dampak negatif yang paling dirasakan. Salah satu dari pencemaran lingkungan yang berasal dari industri adalah limbah bahan berbahaya dan beracun (limbah B3). Definisi limbah B3 menurut PP N0. 18/1999 Jo. PP No.85/1999 adalah sisa suatu usaha dan/atau kegiatan yang mengandung bahan berbahaya dan/atau beracun yang karena sifat dan/atau konsenterasinya dan/atau jumlahnya, baik secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemarkan dan/atau merusakkan lingkungan hidup, dan/atau dapat membahayakan lingkungan hidup, kesehatan, kelangsungan hidup manusia serta makhluk hidup lain . Teknik Pengurangan atau penghilangan limbah pada prinsipnya dibagi menjadi 4 (empat) cara yaitu: 1. Menghilangkan dan mengurangi limbah pada sumbernya. 2. Mendaur ulang atau menggunakan kembali limbah 3. Mengolah lim,bah untuk mengurangi tingkat toksitas, mobilitas , dan kuantitasnya. 4. Membuang limbah dengan cara yang aman seperti di lahan urug (landfill) Dalam penelitian terdahulu1) ditemukan bahwa kadar bahan berbahaya dan beracun dalam limbah cair dapat direduksi dengan melarutkannya kedalam biomassa alga selama waktu tertentu. Dengan adanya perancangan alat adsorpsi ini diharapkan tercipta sistem pengolahan limbah yang mampu bekerja secara otomatik sehingga diperoleh sistem yang efektif dan efisien. 1.1. Pengendali Logika Terprogram (PLT)2,3,4) PLT atau Programmable Logic Control (PLC) adalah suatu peralatan yang dapat memonitor piranti-piranti (devices) yang terhubung sebagai masukan berdasarkan program yang telah diberikan pengguna yang tersimpan didalam memori,
2007 FMIPA Universitas Lampung
187
Sumadi dkk Perancangan Alat Proses Adsorpsi dengan Metode
dimana Central Processor Unit (CPU) melakukan kendali terhadap piranti-piranti yang terhubung sebagai luaran. Hal ini digambarkan pada Gambar 1 berikut ini
Gambar 1. Diagram blok dasar dari PLT Pada diagram blok dasar tersebut terdapat beberapa bagian antara lain: - Piranti masukan memberikan masukan ke CPU. Dalam CPU pengguna telah memberikan programnya dan tersimpan di memori. - CPU mengendalikan piranti keluaran berdasarkan program yang tersimpan di memori. Pada sistem yang lebih kompleks biasanya dipergunakan PLT. 1.1.2. Bagian-bagian PLT
Gambar 2. Bagian-bagian PLT PLT secara umum terdiri atas bagian-bagian seperti terlihat pada Gambar 2, adalah: CPU merupakan pusat pengolah sebuah PLT. CPU mengolah data masukan berdasarkan program yang tersimpan di memori dan menghasilkan keluaran tertentu. CPU juga dapat mengeksekusi program agar CPU dapat berkomunikasi dengan CPU lain maupun dengan perangkat I/O (Input/Output). Memori merupakan tempat untuk menyimpan program yang dibuat dan data yang akan diproses oleh CPU. Memori PLT bersifat non-volatile artinya program yang tersimpan tidak akan hilang walaupun sumber tegangannya dimatikan. Sumber tegangan (power supply) merupakan bagian yang memberikan energi listrik. Port komunikasi merupakan saluran yang menghubungkan baik antara PLT yang satu dengan PLT lain, atau PLT dengan piranti lain. Rangkaian masukan merupakan bagian yang terhubung dengan piranti-piranti masukan. Rangkaian keluaran merupakan bagian yang terhubung dengan piranti-piranti keluaran. 1.1.3. Siklus Operasi PLT Seperti diperlihatkan pada Gambar 3, PLT memiliki siklus pada saat beroperasi, yaitu: Input scan, bertugas memeriksa status atau keadaan masukan Program scan, bertugas mengeksekusi program dalam memori Ouput scan, bertugas mengaktifkan atau mentidak-aktifkan keluaran. House keeping, meliputi komunikasi, pemeriksaaan internal sesuai dengan program dari tahap akhir, kembali lagi ke tahap awal dan berulang.
Gambar 3. Siklus Operasi PLT
188
2007 FMIPA Universitas Lampung
J. Sains MIPA, Edisi Khusus Tahun 2007, Vol. 13, No. 3
2. Metode Penelitian 2.1. Diagaram Blok sistem Diagram blok sistem kendali5,6,7) dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Diagram blok sistem kendali Pada Gambar 4 di atas dapat dijelaskan bahwa: bagian pengendali adalah PLT dengan program komputer4) yang tersimpan dalam memori, bagian actuator adalah solenoid valve dan motor servo8,9), dan bagian plant adalah aliran proses. Elemen umpan balik adalah pengamatan pengguna bahwa satu tahap proses telah selesai dan pemakai dapat meneruskan tahap proses berikutnya. Masukan adalah isyarat masukan pengguna untuk memulai tahapan proses dan luaran adalah hasil posisi gelas yang telah melalui gelas kolom berisi biomassa alga sesuai dengan penetapan waktu program. 2.2. Diagram Alir Perancangan Diagram alir perancangan dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Diagram alir perancangan
2007 FMIPA Universitas Lampung
189
Sumadi dkk Perancangan Alat Proses Adsorpsi dengan Metode
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 6 merupakan bentuk rancangan dari alat proses adsorpsi yang dibuat. Sistem ini terdiri dari 3 bagian, yaitu: 1. Bagian masukan Bagian masukan terdiri dari tiga tabung, yakni tabung A1, A2, dan A3. Tabung A1 berisi sample cair yang akan dialirkan kedalam gelas kolom yang berisi biomassa alga dalam proses adsorpsi. Tabung A2 berisi larutan penetral (aquades) untuk membersihkan ion logam yang tidak terikat secar kimia, dan tabung A3 berisi HCl sebagai pembersih logam yang terikat secara kimia pada biomassa alga. Pengaliran sample cair dari tabung ini diatur melalui solenoid valve yang terhubung sebagai perangkat keluaran dari PLT 2. Proses Proses utama terjadi pada tabung C. Pada bagian ini terjadi proses adsorpsi kandungan ion loham pada sample cair oleh biomassa alga. 3. Bagian keluaran Bagian keluaran adalah tabung B yang berisi cairan yang berasal dari tabung A yang telah dilewatkan pada biomassa alga. Tabung B menampung jumlah cairan berdasarkan waktu yang telah ditentukan (time setting). Proses pergeseran tabung saat time setting terpenuhi dilakukan oleh motor servo tipe kontinyu dengan pengendalian melalui PLT.
Gambar 6. Rancangan bangun alat adsoprsi metode kontinyu. Proses kerja kerjanya dari sistem ini secara keseluruhan adalah mengalirkan sample cair dari tabung A ke kolom bioreaktor (tabung C) yang berisi biomassa alga dan menampungnya pada tabung B. Biomassa alga tersebut mempunyai dua fungsi yaitu: adsorpsi ion logam yang berasal dari tabung A1 dan deadsorpsi oleh aquades dan lauratn HCl. Proses kerja dari sistem ini terbagi menjadi 3 yaitu pengalirnan sample cair dari tabung A1, pengaliran aquades dari tabung A2, dan pengaliran larutan HCl dari tabung A3. Saat sistem dimulai solenoid valve pada tabung A1 dibuka dan time setting pada PLT akan bekerja dengan penetapan waktu pertama adalah sampai menit ke-5. Setelah menit ke-5 tercapat solenoid valve akan tertutup, kemudian PLT akan memerintahkan agar motor servo bergerak dengan time setting sendiri untuk menggeser tabung B. Dari hasil coba yang dilakukan, waktu yang dibutuhkan untuk menggeser posisi antar tabung ke tabung berikutnya adalah 35 milidetik. Setelah itu proses dilanjutkan dengan pembukaan olenoid valve dengan penepatan waktu kedua sampai menit ke-10. Proses tersebut berlanjut sampai penetapan waktu keenam yakni sampai menit ke-60. Stelah itu PLT akan mengembalikan keadaan sistem (reset). Setelah proses pada tabung A1 selesai selanjutnya adalah pengaliran aquades pada tabung A2 yang memiliki alur proses yang sama seperti sebelumnya. Setelah proses pada tabung A2 selesai maka proses dilanjutkan ke tabung A3. Gambar 7 menunjukkan alat adsorpsi dengan metode kontinyu yang berhasil dibuat.
190
2007 FMIPA Universitas Lampung
J. Sains MIPA, Edisi Khusus Tahun 2007, Vol. 13, No. 3
Gambar 7. Alat adsorpsi dengan metode kontinyu Diagram alir pemrograman PLT dapat dilihat pada Gambar 8 di bawah ini,
Gambar 8. Diagram alir pemrograman PLT
4. PENUTUP 4.1. KESIMPULAN Perancangan sistem otomatik alat proses adsorpsi ini baik untuk diterapkan karena memberikan efektivitas dan efisiensi yang lebih dibanding dengan cara manual. Proses yang terjadi dalam sistem ini berlangsung dalam waktu yang cukup lama (lebih dari 3 jam), sehingga dengan adanya alat ini banyak hal lain yang dapat dilakukan oleh pengguna (peneliti).
2007 FMIPA Universitas Lampung
191
Sumadi dkk Perancangan Alat Proses Adsorpsi dengan Metode
4.2. SARAN Sistem pemilihan masukan pada perancangan ini masih dilakukan secara manual dan untuk pengembangan lebih lanjut diharapkan dapat dilakukan secara otomatik. Begitu juga dengan pengontrolan motor servo yang menggunakan fungsi waktu (timer) pada PLT disarankan dapat digantikan perangkat keras untuk pengaturan posisi yang berdiri sendiri. Dalam skala besar, alat adsorpsi dengan metode kontinyu ini dapat dikembangkan sebagai sistem pengolahan limbah cair untuk industri.
UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih kepada Directorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional RI yang telah membiayai penelitian Hibah Bersaing XIV tahap kedua dengan nomor kontrak: 028/SP2H/PP/DP2M/III/2007 tanggal 29 Maret 2007.
DAFTAR PUSTAKA 1.
Buhani., Sembiring, Z., Sumadi, 2006. Immobilisasi biomassa alga dengan polimer pendukung sebagai material bioreaktor penyerap logam berat, Laporan Akhir Hibah Bersaing XIV Tahap Pertama, Bandarlampung.
2.
Daniel, C.S. 1990. Programmable Automation System, Edition Citef, France.
3.
Anonymous, 2001. Operation Manual, Zen Programmable Relay, Cat.No.W385-E1-03, Omron Electronics, S.A
4.
Anonymous, 2001. Operation Manual, ZEN-SOFT01-V2 ZEN Support Software, Cat.No.W386-E1-02, Omron Electronic, S.A.
5.
Phlilip, C.L., Harbor, R.D. 1997. Sistem Kontrol, Prenhallindo, Jakarta
6.
Ogata, K. 1997. Modern Control Engineering, 3rd Edition, Prentice-hall. Inc.
7.
Kuo, B.C. 1998. Teknik Kontrol Automatik, Prenhallindo, Jakarta.
8.
Cooper, W.D. 1991. Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran, Erlangga, Jakarta.
9.
Wilson, J.S. 2005, Sensor Technology Handbook, Neewnes, Oxford.
192
2007 FMIPA Universitas Lampung
