Perancangan Human Machine Interface untuk Sistem Otomasi Storage Berbasis PLC (Aldo Putra Dasril, Risfendra)

## PERANCANGAN HUMAN MACHINE INTERFACE UNTUK SISTEM OTOMASI STORAGE BERBASIS PLC

## Aldo Putra Dasril1, Risfendra

## Abstract
Storage is process for manufactured material in the industry. Conventional storage cannot guarantee the quality  of  storage  process,  because  the  storage  still  using  the  manual  system.  Furthermore,  it  was  also caused by the lack of monitoring carried out during the process of storing. So if something goes wrong it will  be  difficult  to  detect.  For  this  reason,  we  need  a  system  that  can  control  and  monitoring  the  work process  of  the  storage  system.  This  storage  system  consist  of  a  conveyor  that  is  used  to  transfer  the materials and pneumatic system that is used as a actuator when the process of storing activities. Using PLC  (Programmable  Logic  Controller)  as  a  controller  and  connected  with  HMI  (Human  Machine Interface)  as  a  media  of  monitoring  system.  The  design  of  HMI  can  ensure  the  running  of  the  storage process and it is easily detected through the HMI display if some faults are occured. The proposed design HMI is equipped with a data logger. From this data logger, the process of the storage automation takes 9 seconds and takes 12 seconds for one cycle for each storage A and storage B respectively. The results of the proposed HMI revealed that the monitoring process can be observed easily and operated correctly.
Keywords: Conveyor; HMI; PLC; Pneumatic; Storage)

## PENDAHULUAN
Perkembangan dunia industri di Indonesia  mengalami  kemajuan  yang  baik. Perkembangan  sistem  di  industri,  mempunyai dampak  positif yang  besar.  Mulai  dari meningkatnya  hasil  produksi,  hemat  waktu  dan biaya. Meningkatnya hasil produksi, mengakibatkan  stok  hasil  produksi  melimpah. Ini  menimbulkan  suatu  masalah  bagi  industri dalam menangani hasil produksi yang melimpah.  Dimana  mereka  harus  menyimpan hasil  produksi  secara  cepat,  efektif  dan terstruktur.
Selain itu, perlu dilakukannya pemantauan  terhadap  proses  penyimpanan. Tujuannya agar  kualitas  barang yang disimpan tidak mengalami kerusakan saat proses berlangsung,  dan  jika  terjadi  kesalahan  operator dapat mengetahui kesalahan dari sistem tersebut.
Untuk  itu  diperlukan  suatu  sistem otomasi  yang  dapat  mengontrol  dan  melakukan pemantauan proses penyimpanan secara langsung, cepat, dan  efisien.
Sistem  otomasi  adalah  sistem  yang
bekerja dengan menggabungkan sistem mekanik,  elektrik,  hidrolik  dan  pneumatik. Lazimnya  untuk  sistem  otomasi  di  industri menggunakan PLC yang terhubung dengan HMI sebagai  media  pengendali  dan  pemantauan. Untuk  menggerakan  mesin-mesin  industri, sistem pneumatik dan lainnya.
PLC atau Programmable Logic Controller  adalah  sebuah  perangkat  pengendali dengan  menggunakan  prinsip  logika.  PLC merupakan pengendali yang sangat populer baik dibidang  industri  maupun  bidang  lainnya  yang menggunakan  sistem  otomasi[1].  Komponen penyusun PLC terdiri dari; (1) CPU (2) Memori (3) Catu daya (4) Input/Output modul.
Ada  beberapa  metoda  atau  model pemograman  pada  PLC  yaitu:  (1)  Ladder Diagram  (2)  Instruction  List  (3)Function  Blok Diagram (4) Sequence Flow Chart (5)Sturctured Text.  Diantara  metoda  pemograman  tersebut, ladder  diagram  lah  metoda  yang  paling  banyak digunakan.  Karena  pemograman  relatif  lebih mudah dibandingkan metoda lain.
PLC  yang  digunakan  adalah  PLC
Siemens  S7-300.  PLC  ini  memiliki  jumlah  I/O yang  cukup  banyak.  Untuk  satu  modul  I/O digital  mempunyai  16  slot  input  dan  16  slot output. Modul analog berjumlah 12, 8 slot untuk input analog dan 4 slot untuk output analog.
HMI  adalah  modul  antarmuka  manusia dan  mesin.  Modul  ini  menerjemahkan  perintah manusia ke mesin. Perintah akan dikenali mesin dan  diproses  langsung.  Pada  HMI  juga  terdapat visualisasi  pengendali  mesin  berupa  tombol, slider,dan  sebagainya  yang  dapat  difungsikan untuk mengendalikan mesin sebagaimana mestinya[2].    HMI  juga  bias  digunakan  sebagai media  pemantauan  sebuah  sistem.  Kegiatan pemantauan sistem dilakukan untuk meminimalisir  kesalahan  yang  terjadi.  HMI sangat  membantu  pemakai  dalam  meningkatkan kinerja  mesin  dan  membantu  dalam  perekaman data dangan menggunakan data logger[3]
Pneumatik  merupakan  cabang  teori aliran  atau  mekanika  fluida  dan  tidak  hanya meliputi  penelitian  aliran-aliran  udara  melalui suatu  sistem  saluran  beserta  aksi  penggunaan udara  bertekanan  [4].  Sistem  Pneumatik  adalah teknologi  kompresi  udara,  tetapi  di  beberapa kalangan,  itu  lebih  modis  untuk  menyebutnya sebagai  jenis kontrol otomasi[5].  Sistem pneumatik  adalah  sistem  yang  memanfaatkan udara  yang  terkompresi,  yang  digunakan  untuk menggerakan  aktuator.  Aktuator  berupa  silinder kerja yang terdiri  dari silinder kerja tunggal  dan silinder  kerja  ganda.  Pneumatik  memanfaatkan udara  yang  terkompresi  yang  disimpan  di kompresor, kemudian mengalirkan udara tersebut  ke  katup  solenoid.  Katup  solenoid mengarahkan  udara  terkompresi  ke  silinder pneumatik.
Memahami  cara  kerja  sebuah  alat merupakan  merupakan  hal  yang  rumit.  Dalam memudahkan  untuk  memahami  sebuah  alat biasanya dibantu dengan diagram alir proses alat bekerja.  Diagram  alir  menjelaskan  siklus  alat bekerja.

## METODE PENELITIAN
Langkah  awal  dalam  perancangan  dan pembuatan  alat  adalah  menentukan  gambaran alat  secara  ringkas.  Blok  diagram  dapat memberikan  gambaran  ringkas  mengenai  alat
yang  akan  dirancang  atau  dibuat.  Pada  Gambar 1,  dicantumkan  Blok  diagram  sistem  otomasi storage.
Berikut  fungsi  dari  masing-masing bagian blok diagram.
1. PC berfungsi untuk memprogram HMI, PLC 1 dan PLC2.
2. PLC  pada  sistem  ini  terdapat  2  PLC  yaitu PLC  1  dan  PLC  2  berfungsi  sebagai  otak dari sistem otomasi storage..
3. HMI  berfungsi  sebagai  media  kendali  dan pemantauan sistem.
4. Sensor  Magnetik  pada  sistem  ini  terdapat  4 buah  sensor  magnetik  yaitu  ensor  magnetik 1A  dan  sensor  magnetik  2  A  yang  terdapat pada  storage  A,  juga    sensor  magnetik  1  B dan  sensor  magnetik  2  B.  Keempat  sensor ini  memiliki  fungsi  yang  sama  yaitu  untuk mendeteksi  pallet  yang  diletakan  pada konveyor.
5. Sensor Photoelectric pada sistem ini terdapat 4  buah  sensor  photoelectric  yang  dipakai, sensor  photoelectric  1  A  dan  sensor photoelectric 2 A pada storage A juga sensor photoelectric 1 B dan sensor photoelectric 2 B  pada  storage  B.  Berfungsi  untuk mendeteksi  pergerakan  pallet  saat  menuju menara storage.
6. Sensor  Proximity  pada  sistem  ini  terdapat  4 buah  sensor  proximity  yang  digunakan, sensor  proximity  1  A  dan  2  A  pada  storage A  juga  sensor  proximity  1B  dan  2  B  pada storage  B.  Berfungsi  untuk  mendeteksi pergerakan  piston  pada  silinder  kerja pneumatik.
7. Driver  motor  berfungsi  merubah  arah putaran  motor  dan  merubah  kecepatan motor.
8. Motor DC berfungsi menggerakan konveyor kearah kanan atau kiri.
9. Solenoid  Valve  berfungsi  untuk  mengatur pergerakan silinder pneumatik
10. Silinder pneumatik berfungsi sebagai aktuator untuk sistem otomasi storage.

## Gambar 1.  Blok Diagram Sistem Otomasi
Storage
Pengalamatan  input  dan  output  pada PLC bertujuan untuk memudahkan pemograman,  selain  itu  pengalamatan  juga mempermudah  pengalokasian  pada  modul  I/O PLC.  Pada  sistem  otomasi  storage,  ada  2  PLC yang digunakan yaitu PLC 1 dan PLC 2. untuk pengalamatan  I/O  PLC  dicantumkan  pada Tabel  1.  Untuk  nama  dengan  akhiran  A, pengalamatan  pada  PLC  1  dan  untuk  nama dengan akhiran B pengalamatan pada PLC 2.
Tabel 1. Pengalamatan Input dan Output PLC.
Nama Alokasi Alamat Sensor Photoelectric 1 A Input %I13.0 Sensor Photo electric 2 A Input %I13.1 Sensor Proximity 1 A Input %I13.2 Sensor Proximity 2 A Input %I13.3 Sensor Magnetik 1 A Input %I13.5 Sensor Magnetik 2 A Input %I13.7 Sensor Proximity 1 B Input %I1.1
Sensor Photoelectric 1 B Input %I1.2 Sensor Photo electric 2 B Input %I1.3 Sensor Proximity 2 B Input %I1.4 Sensor Magnetik 1 B Input %I1.5 Silinder Stopping 1 A Output %Q7.0 Silinder Stopping 2 A Output %Q7.1 Silinder Holding A Output %Q7.2 Silinder Lifting Up A Output %Q7.3 Silinder Lifting Down A Output %Q7.4 Motor putar Kanan A Output %Q7.6 Motor putar Kiri A Output %Q7.7 Silinder Stopping 2 B Output %Q1.0 Silinder Holding B Output %Q1.1 Silinder Lifting Down B Output %Q1.2 Silinder Lifting Up B Output %Q1.3 Silinder Stopping 1 B Output %Q1.4 Motor putar Kanan B Output %Q1.6 Motor putar Kiri B Output %Q1.7 Jumlah  I/O  yang  dipakai  pada  PLC  1 berjumlah  14  alamat  I/O,  dengan  rincian  6 untuk  input  dan  8  untuk  output.  Sedangkan pada  PLC  2  jumlah  I/O  yang  dipakai  13 alamat I/O dengan rincian 4 untuk input dan 8 untuk output.
Pengawatan PLC 1 dan PLC2 Rangkaian  pengawatan  input  dan  output storage A pada PLC 1 dapat diperagakan pada Gambar  2.  Sedangkan  untuk  Rangkaian pengawatan  pada  Input  dan  Output  storage  B PLC 2 diperagakan Gambar 3.
Gambar 2. Pengawatan pada storage A PLC 1
JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional), Vol. V, No. 1 – Februari 2019
Gambar 3. Pengawatan pada storage B PLC 2
Tujuan  dari  perancangan  HMI  untuk sistem otomasi storage adalah untuk
memudahkan
pengendalian sistem penyimpanan  barang  secara  otomatis  dengan bantuan  sensor.  Selain  pengendalian  sistem, juga bertujuan untuk  memudahkan saat proses pemantauan.  Proses  pemantauan  dilakukan secara langsung untuk menjaga kondisi barang dan  memudahkan  saat  terjadi  kesalahan sistem. Dalam perancangan sistem ini memiliki  dua  mode  operasi  yaitu  mode otomatis  dan  mode  manual.  Tampilan  HMI pada sistem otomasi storage pada Gambar 4.
Gambar 4. Tampilan HMI
Mode  otomatis  dijalankan  dengan bantuan  sensor  yang  dipasang  pada  alat.  Dari sensor  ini  lah  semua  proses  berjalan. Pengguna dapat memantau proses sensor yang bekerja,  dengan  melihat  tampilan  pada  HMI. Lampu indikator pada tampilan HMI mewakili
sensor  pada  sistem.  Mode  manual  dijalankan dengan  kendali  pada  HMI  berupa  tombol- tombol yang mengatur pergerakan sistem.
Pembagian proses penyimpanan dilakukan  dengan  mengarahkan  barang  atau pallet  ke  menara  storage  A.  Storage  A  akan menyimpan  barang  hingga  storage  A  penuh, saat  storage  A  penuh  berang  atau  pallet  akan dilalihkan  ke  storage  B.  Bersamaan  dengan dialihkannya ke storage B, pada tampilan HMI muncul kotak pemberitahuan bahwa storage A telah penuh. Untuk lebih jelasnya proses kerja alat dapat dilihat pada Gambar 5, diagram alir proses kerja alat.
Gambar 5. Diagram Alir Sistem Otomasi Storage
Perancangan Human Machine Interface untuk Sistem Otomasi Storage Berbasis PLC (Aldo Putra Dasril, Risfendra)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian meliputi, urutan proses kerja alat,  analisa  tampilan  HMI,  dan  Data  Logger pada sistem monitoring.
1. Urutan proses kerja alat.
Urutan proses kerja alat mengacu pada diagram  alir.  Urutan  alat  dimulai  dari pemilihan  storage  penyimpanan.  Setelah  itu, pilih  mode  operasi  otomatis  atau  manual. Jika storage A penuh proses penyimpanan dipindahkan ke storage B.
2. Analisa Tampilan HMI
Desain  tampilan  HMI  untuk  sistem otomasi  storage  terdiri  dari  4  tampilan.    (1) Tampilan  HOME  atau  tampilan  awal  sistem (2)  Tampilan  Monitoring  storage  A  (3) Tampilan  manual  control  storage  A  (4) Tampilan  monitoring  dan  manual  control storage  B.  Tampilan  ini  digunakan  untuk proses  pemantauan  sistem.  indikator  yang diprogram  akan  aktif  saat  sensor  atau  silinder pada sistem aktif.
3. Data Logger sistem Monitoring Data  logger  adalah  proses  perekaman data  secara  periodik  atau  berkala  dalam  suatu sistem.  Data  logger  sistem  monitoring  pada storage  A  pada  Tabel  2.  Data  logger  sistem monitoring pada storage B terdapat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data Logger Sistem Monitoring Storage A VarName Time String Var Value Time_ms PLC_1_Silinder CR02 03.01.2019 10:45:06 -1 4,3E+10 PLC_1_Silinder CR02 03.01.2019 10:45:09 0 4,3E+10 PLC_1_Senesor Photoelectric 1 A 03.01.2019 10:45:11 -1 4,3E+10 PLC_1_Silinder Stopping 2 A 03.01.2019 10:45:11 -1 4,3E+10 PLC_1_Sensor Photoelectric 2 A 03.01.2019 10:45:12 -1 4,3E+10 PLC_1_Silinder Stopping 1 A 03.01.2019 10:45:12 -1 4,3E+10 PLC_1_Sensor Proximity 1 A 03.01.2019 10:45:13 0 4,3E+10 PLC_1_Senesor Photoelectric 1 A 03.01.2019 10:45:13 0 4,3E+10 PLC_1_Sensor Photoelectric 2 A 03.01.2019 10:45:13 0 4,3E+10 PLC_1_Silinder Stopping 1 A 03.01.2019 10:45:13 0 4,3E+10
PLC_1_Silinder Stopping 2 A 03.01.2019 10:45:13 0 4,3E+10 PLC_1_Silinder Lifting Up A 03.01.2019 10:45:13 -1 4,3E+10 PLC_1_Sensor Proximity 2 A 03.01.2019 10:45:14 -1 4,3E+10 PLC_1_Silinder Holding A 03.01.2019 10:45:14 -1 4,3E+10 PLC_1_Sensor Proximity 1 A 03.01.2019 10:45:15 -1 4,3E+10 PLC_1_Sensor Proximity 2 A 03.01.2019 10:45:15 0 4,3E+10 PLC_1_Silinder Holding A 03.01.2019 10:45:15 0 4,3E+10 PLC_1_Silinder Lifting Up A 03.01.2019 10:45:15 0 4,3E+10 PLC_1_Silinder 2AI 03.01.2019 10:45:24 -1 4,3E+10 PLC_1_Silinder 5AI 03.01.2019 10:45:24 -1 4,3E+10 PLC_1_Sensor Proximity 1 A 03.01.2019 10:45:25 -1 4,3E+10 PLC_1_Silinder Lifting Down A 03.01.2019 10:45:25 0 4,3E+10 PLC_1_Silinder 2AI 03.01.2019 10:45:26 0 4,3E+10 PLC_1_Silinder 3AI 03.01.2019 10:45:26 -1 4,3E+10 PLC_1_Silinder 5AI 03.01.2019 10:45:26 0 4,3E+10
Tabel 3. Data Logger Sistem Monitoring Storage B VarName Time String Var Value Times_ms sensor magnetik 1 B 03.01.2019 10:45:27 -1 4,3E+10 sensor magnetik 1 B 03.01.2019 10:45:28 0 4,3E+10 PLC_1_Silinder CR02 03.01.2019 10:45:29 0 4,3E+10 silinder stopping 2 B 03.01.2019 10:45:32 -1 4,3E+10 silinder lifting B down 03.01.2019 10:45:32 0 4,3E+10 sensor photoelectric 1 B 03.01.2019 10:45:33 -1 4,3E+10 silinder stopping 1 B 03.01.2019 10:45:33 -1 4,3E+10 sensor photoelectric 1 B 03.01.2019 10:45:34 0 4,3E+10 silinder stopping 1 B 03.01.2019 10:45:34 0 4,3E+10 silinder stopping 2 B 03.01.2019 10:45:34 0 4,3E+10 silinder holding B 03.01.2019 10:45:34 -1 4,3E+10 silinder lifting B 03.01.2019 -1 4,3E+10
up 10:45:34 silinder holding B 03.01.2019 10:45:35 0 4,3E+10 silinder lifting B down 03.01.2019 10:45:35 -1 4,3E+10 silinder lifting B up 03.01.2019 10:45:35 0 4,3E+10 silinder stopping 2 B 03.01.2019 10:45:37 -1 4,3E+10 silinder lifting B down 03.01.2019 10:45:37 0 4,3E+10 Tabel 4. Data Logger pada Storage A dan Storage B VarName Time String Var Value Time_ms Pallet dalam Storage A 04.01.2019 11:13:17 0 4,35E+10 Pallet dalam Storage B 04.01.2019 11:13:35 0 4,35E+10 Pallet dalam Storage A 04.01.2019 11:15:04 1 4,35E+10 Pallet dalam Storage A 04.01.2019 11:15:13 2 4,35E+10 Pallet dalam Storage B 04.01.2019 11:15:24 1 4,35E+10 Pallet dalam Storage B 04.01.2019 11:15:36 2 4,35E+10 Pallet dalam Storage B 04.01.2019 11:15:46 3 4,35E+10 Pallet dalam Storage B 04.01.2019 11:15:56 4 4,35E+10 Pallet dalam Storage B 04.01.2019 11:16:07 5 4,35E+10
Hasil  monitoring  data  logger  pada sistem  storage  A  dan  storage  B  pada  Tabel  4. Berdasarkan  siklus  perhitungan  setiap  pallet masuk  ke  storage.  variabel  value  menghitung naik  setiap  pertambahan  pallet  di  storage. Pada  Tabel  4,  variabel  Value  menunjukan jumlah  dari  pallet  yang  tersimpan  di  storage. Pada  storage  A  menyimpan  2  buah  Pallet  dan storage  B  menyimpan  5  buah  Pallet.  Time String  menunjukan  waktu  proses  siklus penyimpanan pallet ke storage.
Dari  data  logger  pada  Tabel  2  dan Tabel  3,  proses  sistem  otomasi  storage  pada storage  A  berlangsung  selama  9  detik  per siklus. Sedangkan pada storage B membutuhkan  waktu  selama  12  detik  per siklus.

## KESIMPULAN
Dari  perancangan  dan  penerapan  HMI untuk  sistem  otomasi  storage  diperoleh kesimpulan bahwa perancangan berjalan sesuai  dengan  fungsinya.  Fungsi  sebagai pengendali sistem berjalan dengan baik. Untuk proses  pemantauan  juga  berjalan  dengan  baik. Perekaman  data  dilakukan  dengan  data  logger merekam  proses  data  secara  secara  langsung saat proses berjalan.

## DAFTAR RUJUKAN
[1] Wicaksono,Handy, dkk. (2008) . “Pembuatan HMI  Pada  Jaringan  PLC  Omron  CPM
Untuk Sistem Keamanan Miniatur
Kompleks  Perumahan”.  Surabaya  :  Teknik Elektro UK Petra.
[2]  Haryanto,Heri,  dkk.  (2012).  “Perancangan HMI untuk Kendali Kecepatan Motor DC”. SETRUM – Volume 1, No. 2. ISSN : 2301- 4652.
[3] Midian, Jason. (2009). “Perancangan Sistem Antarmuka  Berbasis  HMI  Untuk  Aplikasi Mesin  Etching  PCB”.  Jakarta  :  Teknik Elektro Universitas Indonesia.
[4]  Sudaryono.  (2013)  “Pneumatik  dan Hidrolik”. Jakarta : Kemendikbud.
[5]  Akbar,  Riza  Kurnia.  (2017).  “Dasar-Dasar Pneumatik”. Jakarta : Kemendikbud.