PERANCANGAN ROTARY INDEX TABLE BERBASIS PENGENDALI LOGIKA TERPROGRAM

Seminar on Application and Research in Industrial Technology, SMART Ageng Maulana, Dandy Oktodify, Izzah Fadhilah Akmaliah, dan Naniek Andiani

PERANCANGAN ROTARY INDEX TABLE BERBASIS PENGENDALI LOGIKA TERPROGRAM AGENG MAULANA 1, A), DANDY OKTODIFY 2, B), IZZAH FADHILAH AKMALIAH2, C), DAN NANIEK ANDIANI 2,D) 1

UKM Research & Development, Universitas Pancasila 2 Jurusan Teknik Informatika, Universitas Pancasila Universitas Pancasila, Srengseng Sawah Jagakarsa Jakarta 12640, telp (021)7864730, fax (021)7270128 a [email protected], [email protected] , [email protected], d [email protected], [email protected] Kata Kunci: Otomatisasi, antrean tunggal, pengendali

Abstrak. Dalam industri minuman ringan, peran rotary index table cukup penting terutama untuk otomatisasi. Pada tulisan ini rotary yang dirancang terdapat 3 proses, yaitu pemeriksaan botol, pengisian botol, penutupan botol. Keseluruhan urutan kerja dari rotary index table dikendalikan oleh PLC. Dari hasil ujicoba sistem untuk botol berukuran 200 cc, untuk 6 botol dengan jarak anteran 15 cm, antrean berjalan dengan baik, selesai dalam waktu 30 detik, dan untuk 1 kali proses membutuhkan waktu rata-rata 50 detik. 1. Latar Belakang Masalah Kemajuan otomatisasi pada industri dewasa ini terjadi begitu cepat, hal ini menyebabkan meningkatnya kebutuhan akan sistem otomasi pada industri, baik industri skala besar ataupun home industri (industri rumahan), yang mana kebutuhan akan tenaga kerja manusia semakin dikurangi. Salah satu aplikasi tersebut dapat dilihat pada proses produksi yang terjadi di pabrik-pabrik besar atau industri rumahan untuk minuman botol. Untuk saat ini, proses pengisian, penutupan, dan pengemasan minuman botol masih secara manual dengan tenaga manusia atau semi otomatis. Karena dirasa kurang efisien, terutama untuk volume pada tiap-tiap botol minuman yang dihasilkan, banyak botol minuman yang dihailkan untuk di kemas, maka sekarang untuk proses-proses tersebut diusulkan menggunakan sistem otomatisasi dengan rotary index table agar lebih efisien untuk proses kerjanya. Untuk proses pengisian dan penutupan botol semuanya dilakukan dengan sistem full otomatis. Rotary index table adalah salah satu jenis mesin industri yang menggunakan sistem otomatis, yaitu sebuah sistem yang mengganti tenaga manusia dengan tenaga mesin yg secara otomatis melakukan dan mengatur pekerjaan. Pada dasarnya otomasi dibedakan menjadi tiga, fixed automation, flexible automation dan programmable automation. Kontruksi fixed automation biasanya masih menggunakan peralatan mekanik. Berbeda pada fleksibel automation yang sudah menggunakan sistem pengatur berbasis komputer. Sedangkan pada programmable automation yang tiap kali produksinya program terus diperbaharui karena produk yang dihasilkan tiap kali produksi berbeda. Rotary index table termasuk sebuah mesin yang berkategori fixed automation, karena hasil produksinya tidak berubah atau satu jenis saja dan lebih mengutamakan peralatan mekanik dengan sistem kendali yang cukup sederhana. Pada penelitian ini, untuk pengendaliannya digunakan PLC(Programmable Logic Controller). Sehingga diharapkan alat beserta sistem yang dirancang tersebut dapat mengefisienkan proses yang ada serta mengoptimalkan luas dari lokasi pabrik botol minuman tersebut. Adapun rancangan yang dibuat untuk volume botol 200ml, tempat antrean botol (rotary index) yang digunakan sebanyak 6 tempat, jenis proses yang ada adalah botol masuk, pengisian dan penutupan.

Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM ISBN 978-602-97567-4-6

A-51


2. Pendekatan Masalah Pada tulisan ini pendekatan permasalahan adalah Merancang sistem pengisian dan penutupan botol pada rotary index table dengan menggunakan PLC sebagai sistem kendali. Pada rancangan ini dimensi untuk rotary index table adalah : Panjang: 350 mm, lebar: 200 mm, tinggi: 725mm dan dimensi botol yang digunakan adalah botol dengan kapasitas 200 ml dengan tinggi kurang dari 200 mm dan diameter kurang dari 60 mm. 2.1 Perancangan Perangkat Rotary Index Table Agar dapat merealisasikan bentuk rotary index table yang terdapat pada pendekatan masalah, maka rancangan dimulai pada rancangan blik diagram sebagai berikut: Sensor

Botol datang

PLC

Sistem pengisian dan penutupan botol

Sensor Gambar 1. Blok Perancangan Rotary Index Table Penampang Simulator Pengisian dan Penutup Botol Pada Rotary Index Table, adalah seperti gambar 2 1

2

Gambar 2. Pengisian dan Penutupan botol Keterangan : 1.Pengisian, 2. Penutupan

Gambar 3.Botol yang digunakan

2

3

1

Gambar 4 Conveyor input Keterangan Gambar : 1.Motor Conveyor input, 2.Sensor botol datang Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM ISBN 978-602-97567-4-6

Gambar 5 Conveyor output Keterangan Gambar : 3. Motor Conveyor output A-52


untuk PLC yang digunakan adalah PLC merk Omron adapun gambar PLC tersebut dan tabel konensitas PLC terhadap rotary index table adalah sebagai berikut : Tabel1 Tabel I/O PLC Omron No 1 2 3 4 5 6 7 8

Sensor/aktuator Tombol start Sensor pengisian air Sensor penutup botol Sensor rotary index Pompa air Motor rotary index Motor penutup botol Relay pembalik polaritas

Alamat I 00 I 01 I 04 I 03 O 01 O 00 O 05 O 06

Gambar 6. PLC yang digunakan 2.2 Dimensi Tutup Botol Tutup botol yang digunakan pada simulator ini berbahan kayu dengan berbentuk tirus, seperti yang terlihat pada gambar7dibawah ini :

Gambar7. Tutup botol 2.3 Penutup Botol Penutup botol ini menggunakan motor DC yang dibantu dengan matrial alumunium yang berbentuk silindris, dengan sebuah ulir M10 yang terdapat pada silindris tersebut, dengan ukuran : diameter luar = 22 mm, diameter dalam = 21 mm, panjang ulir = 30 mm, panjang pipa = 185 mm, lubang pengisi tutup botol = 30 mm X 22 mm Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 8. Penutup botol 3. Ujicoba dan Analisa Pada ujicoba rotary index table yang dirancang, dilakukan beberapa tahap peng-ujian, adapun tahap pengujian tersebut adalah : 3.1.Pengujian Antrean Botol Jarak yang akan diuji adalah antara 500 mm sampai dengan 100 mm dengan perbedaan jarak 50 mm tiap kali pengujian. Prosedur pengujian adalah sebagai berikut, pertama letakkan botol dengan jarak antrian yang ingin diuji, lalu jalankan rotary index table. Bila semua botol yang diletakkan pada conveyor input mengisi rotary index dengan baik, maka percobaan dinyatakan berhasil. Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM ISBN 978-602-97567-4-6

A-53


Tujuan dari uji coba ini adalah untuk mengetahui jarak antrian yang dimungkinkan sebelum botol masuk pada rotary index table. Adapun hasil uji coba dapat dilihat pada tabel 2. Tabel 2 Pengujian jarak antrian botol masuk untuk bentuk garis lurus no 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Jarak antrian 500 mm 450 mm 400 mm 350 mm 300 mm 250 mm 200 mm 150 mm 100 mm

keterangan Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Berhasil Tidak berhasil

Dari tabel 2. dapat dilihat bahwa jarak minimum antrian botol yang mungkin adalah sekitar 150 mm. Jika jarak antrian kurang dari 150 mm maka botol tidak tepat masuk pada lubang rotary index berikutnya. Hal ini disebabkan jarak juring lingkaran pada rotary index ± 153 mm dan kecepatan antara index table dengan conveyor input hampir sama yaitu sekitar 150 mm/detik. 3.2.Pengujian Antrian Keluaran pada Simulator Rotary Index Table Adapun pengujian dilakukan untuk mengetahui berapa banyak botol yang dapat dikerjakan rotary index table . Pengujian dilakukan dengan menghitung botol pada conveyor output pada akhir proses beserta jarak tiap botolnya. Pengujian ini dilakukan dengan cara mengikuti jarak masukan botol pada conveyor input, yaitu antara 500 mm sampai dengan 100 mm dengan perbedaan jarak 50 mm tiap kali pengujian sama seperti pada pengujian jarak antrian botol. Tujuan dari uji coba ini adalah untuk mengetahui jumlah botol yang dapat dikerjakan pada conveyor output tiap satu kali siklus antrian. Adapun hasil uji coba dapat dilihat pada tabel 3. Dari tabel 3 dapat dilihat bahwa jumlah botol yang terdapat pada conveyor output untuk jarak antrian 500mm – 350mm adalah 2 botol, sedangkan untuk jarak antrian 300mm – 150 mm jumlah botol yang dapat dikerjakan adalah 3 botol. Tabel 3 Pengujian keluaran botol No 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Jarak antrian masuk 500 mm 450 mm 400 mm 350 mm 300 mm 250 mm 200 mm 150 mm 100 mm

Jumlah botol keluaran 2 2 2 2 3 3 3 3 -

Jarak botol keluaran 150 mm 150 mm 150 mm 150 mm 150 mm 150 mm 150 mm 150 mm -

Dapat diketahui pula jarak tiap botol pada keluaran berapapun jarak antrian masuknya adalah sama yaitu 150 mm. Hal ini disebabkan karena conveyor output yang bergerak 1 detik Jurusan Teknik Mesin dan Industri FT UGM ISBN 978-602-97567-4-6

A-54


setelah proses penutupan memiliki kecepatan ±150 mm/sec. Sedangkan dengan jarak antrian masuk di bawah 100 mm tidak dimungkinkan untuk didapat botol pada keluaran. 3.3.Pengujian Waktu pengisian botol Pada Rotary Index Table Untuk mengetahui waktu pengisian botol yang dibutuhkan pada rotary index table, diperlukan pengujian waktu pengisian botol. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan pompa air sebagai alat pengisi air dan stopwatch pada handphone Nokia 5130. Pengujian ini dilakukan sebanyak 10 kali. Adapun dari hasil uji coba dapat dilihat pada tabel4. 3.4 Pengujian Waktu Penutupan botol pada Simulator Rotary Index Table Untuk mengetahui waktu penutupan botol yang dibutuhkan pada rotary index table, maka diperlukan pengujian waktu penutupan botol. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan motor penutup botol sebagai alat penutup botol dan stopwatch pada handphone Nokia 5130. Pengujian dilakukan sebanyak 10 kali. Waktu yang diuji adalah waktu yang diperlukan motor penutup untuk turun dan waktu yang diperlukan motor penutup untuk naik. Adapun dari hasil uji coba dapat dilihat pada tabel 5. Tabel 5 Pengujian waktu penutupan botol

Tabel 4. Pengujian waktu no pengisian botol no 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Waktu (t) Detik 29.1 30.13 28.77 28.90 29.60 29.80 28.95 29.0 28.66 28.65

Motor turun Detik (t) 1 0.66 2 0.63 3 0.63 4 0.64 5 0.61 6 0.63 7 0.61 8 0.62 9 0.64 10 0.64 0.631

Motor naik detik (t) 0.70 0.60 0.61 0.60 0.60 0.61 0.64 0.61 0.65 0.61 0.623

Jumlah waktu Detik (t) 1.36 1.23 1.24 1.24 1.21 1.24 1.25 1.23 1.29 1.25 1.254

Dari pengujian ini dapat dilihat bahwa waktu rata-rata yang diperlukan untuk penutupan satu buah botol adalah 1,254 detik. Dengan waktu rata-rata yang diperlukan untuk motor turun 0,631 detik dan 0,623 detik untuk motor naik. 3.5.Pengujian Penutupan Botol dengan PLC Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui sejauh mana akurasi waktu yang didapat bila proses dilakukan dengan menggunakan PLC. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan motor penutup botol yang telah dikendalikan oleh PLC sebagai alat penutup botol dan stopwatch pada handphone Nokia 5130. Pengujian ini dilakukan sebanyak 8 kali dan kemudian waktu yang didapat dicari selisihnya dengan waktu rata-rata penutupan dengan sistem manual. Adapun dari hasil uji coba dapat dilihat pada tabel 6.


A-55


Tabel 6. Pengujian penutupan botol dengan PLC Manual Turun Naik No Detik (t) Detik (t)

PLC Turun Naik Detik (t) Detik (t)

1 2 3 4 5 6 7 8

0.68 0.63 0.65 0.62 0.64 0.60 0.67 0.65 0.6425

̅

0.631 0.631 0.631 0.631 0.631 0.631 0.631 0.631 0.631

0.623 0.623 0.623 0.623 0.623 0.623 0.623 0.623 0.632

0.60 0.63 0.62 0.63 0.64 0.58 0.65 0.56 0.61375

∆ Detik (t) Turun

Naik

total

-0.049 0.001 -0.019 0.011 -0.009 0.031 -0.039 -0.019 -0.0115

0.023 -0.007 0.003 -0.007 -0.017 0.043 -0.027 0.063 0.00925

-0.026 -0.006 -0.016 0.004 -0.026 0.074 -0.066 0.044 -0.00225

Dari pengujian ini dapat dilihat bahwa selisih waktu rata-rata antara penutupan manual dengan penutupan PLC satu buah botol adalah -0.00225 detik. Dengan selisih waktu rata-rata untuk motor turun -0.0115 detik dan 0.00925 detik untuk motor naik. 3.6.Analisa Pengujian Jarak Antrian Botol Dengan Bentuk Garis Lurus Setelah melakukan pengujian jarak antrian botol pada rotary index table dengan bentuk garis lurus maka dapat dianalisa : a. Konstruksi/rancangan yang ada, jarak minimum yang memungkinkan untuk antrian botol pada rotary index table ini adalah 150 mm. b. Jarak tersebut didapat dari jarak juring tiap lubang pada rotary index dan juga dipengaruhi oleh kecepatan motor rotary index serta conveyor input. 3.7.Analisa Pengujian Antrian Keluaran pada Simulator Rotary Index Table Setelah melakukan berbagai pengujian di atas maka dapat dianalisa : a. Jumlah botol yang dapat dikerjakan pada conveyor output adalah 3 botol. b. Jarak botol yang keluar di conveyor output adalah 150 mm, tidak dipengaruhi oleh jarak antrian pada saat botol masuk, namun dikarenakan conveyor output yang memiliki kecepatan ±150mm/detik bekerja menggerakkan botol selama 1 detik setelah proses penutupan botol selesai. 3.8.Analisa Pengujian Waktu Pengisian dan Penutupan Botol Setelah melakukan pengujian waktu penutupan dan pengisian botol pada rotary index table maka dapat dianalisa : a. Waktu rata-rata yang diperlukan untuk pengisian botol 29,158 detik. b. Waktu rata-rata yang diperlukan untuk penutupan satu botol adalah 1,254 detik. c. Waktu rata-rata yang diperlukan untuk melakukan kedua proses tersebut adalah 30,412 detik Keseluruhan hasil pengujian ini, diprogramkan dalam timer pada bahasa ladder di PLC


A-56


3.9.Analisa Pengujian Penutupan Botol Dengan Kendali PLC Setelah melakukan pengujian waktu penutupan dan pengisian botol dengan kendali PLC pada rotary index table maka dapat dianalisa, selisih waktu rata-rata antara penutupan manual dengan penutupan PLC satu buah botol adalah -0.00225 detik. Dengan selisih waktu rata-rata untuk motor turun -0.0115 detik dan 0.00925 detik untuk motor naik. 4. Kesimpulan Kesimpulan yang didapat secara keseluruhan adalah sebagai berikut : 1. Selisih waktu rata-rata antara penutupan manual dengan penutupan PLC satu buah botol adalah -0.00225 detik. Dengan selisih waktu rata-rata untuk motor turun -0.0115 detik dan 0.00925 detik untuk motor naik. 2. Waktu rata-rata yang diperlukan untuk pengisian botol adalah 29,158 detik. 3. Waktu rata-rata yang diperlukan untuk penutupan satu botol adalah 1,254 detik. Dengan waktu rata-rata yang diperlukan untuk motor turun 0,631 detik dan 0,623 detik untuk motor naik. 4. Waktu yang diperlukan untuk satu kali jeda conveyor output adalah 30,412 detik, yaitu jumlah waktu rata-rata dari pengisian dan penutupan botol. 5. Daftar Pustaka [1] Dwi Jaya, Agung. 2005. Sistem Pengendali pada Handling Station dengan Menggunakan PLC. Skripsi Tugas Akhir Teknik Mesin Universitas Pancasila Jakarta. [2] Hadi, Asman. 2007. Simulator Mesin Press Berbasis PLC, Skripsi Tugas Akhir Teknik Mesin Universitas Pancasila Jakarta. [3] Manual Book of Omron PLC SYSMAC CPM 1A [4] Wicaksono, Handi. 2009. Programmable Logic Controller. Jakarta : Graha Ilmu. [5] http://ocw.unnes.ac.id/ocw/teknik-mesin/tekik-mesin-d3/tmd228-praktik-kelistrikanbodi/Bahan%20Ajar-TMD228%20Praktik%20Kelistrikan%20body.pdf, diambil pada tanggal 2 Februari 2010. [6] Susana, Deden. 2009. Tugas Akhir Rotary Index Table, Universitas Pancasila.

Pertanyaan dan Jawaban T: Mencari keunggulan dan kelemahan dari manual dan otomatis? J: (Tidak dapat menjawab dengan baik)


A-57

PERANCANGAN ROTARY INDEX TABLE BERBASIS PENGENDALI LOGIKA TERPROGRAM

Recommend Documents