Perancangan Sistem Kontrol Mesin Packing Buncis Otomatis Berbasis Programmable Logic Controller (PLC) di Gabungan Kelompok Tani (Gapoktan) Lembang Agri
Iwan Agustiawan, Eka Taufiq Firmansjah, Wahyu Nugroho Teknik Mesin Institut Teknologi Nasional Bandung, Indonesia Jl. PHH. Mustafa No. 23 Bandung 40124 e-mail : gusti@itenas.ac.id
Received 15 November 2023 | Revisied 18 Desember 2023 | Accepted 06 Januari 2024

## ABSTRAK
Tingginya kebutuhan ekspor sayuran buncis kenya, membuat para petani Lembang Agri harus menjaga kualitas dan kuantitas dari produk yang di ekspor. Oleh karena itu para petani membutuhkan mesin yang dapat membantu proses packing sayuran buncis secara otomatis. Dengan adanya mesin packing sayuran buncis otomatis diharapkan dapat meningkatkan produktivitas, safety, dan meningkatkan kualitas produk. Mesin packing buncis kenya otomatis yang dirancang menggunakan Programmable Logic Controller (PLC). PLC berperan dalam sistem kendali jalannya konveyor dan aktuator. Caranya dengan mengatur massa buncis yang akan di input pada sensor loadcell, bobot buncis yang akan ditimbang yaitu 250gr dan 350gr. Oleh karena itu dalam penelitian ini dibahas mengenai sistem kontrol mesin packing buncis otomatis yang berbasis kendali Programmable Logic Controller (PLC) menggunakan Software Automation Studio dan Software Zelio Soft. Dari Software yang digunakan menghasilkan Program ladder yang siap di upload ke PLC dengan 2 bobot massa yang berbeda, skema input output PLC dan wiring diagram.
Kata kunci : Mesin Packing, Buncis Kenya, PLC,  Automation Studio, Zelio Soft .

## ABSTRACT
The high export needs of Kenyan beans, make Lembang agri farmers must maintain the quality and quantity of products exported. Therefore, farmers need a machine that can help the packing process of beans automatically. With the automatic packing machine, green beans are expected to increase productivity, safety, and improve product quality. One of them is the use of automatic kenya bean packing machines based on Programmable Logic Controller (PLC). PLC plays a role in the control system of conveyors and actuators. The trick is to adjust the mass of beans that will be input to the load cell sensor, the weight of the beans to be weighed is 250gr and 350gr. Therefore, this research discusses the automatic bean packing machine control system based on Programmable Logic Controller (PLC) control using Automation Studio Software and Zelio Soft Software. The software used produces a ladder program that is ready to be uploaded to the PLC with 2 different mass weights, a PLC input output scheme and a wiring diagram.
Key words : Packing Machine, Beans kenya, PLC, Automation Studio, Zelio Soft .
1. Pendahuluan
Tingginya kebutuhan ekspor sayuran buncis kenya membuat gabungan kelompok tani Lembang Agri harus menjaga kualitas dan kuantitas dari produk yang diekspornya, dimana produk tersebut harus sesuai dengan jumlah yang dibutuhkan dan standar kualitas yang diinginkan [1] . Banyaknya jumlah buncis yang diekspor mempengaruhi terhadap tenaga kerja yang ada, dimana manusia sebagai tenaga kerja harus mempunyai kemampuan dan daya tahan yang baik untuk mengimbangi tingginya permintaan ekspor tersebut. Faktor – faktor ergonomi dapat mempengaruhi kinerja manusia dengan pekerjaannya yang bisa berdampak terhadap turunnya kualitas dan kuantitas dari produk yang diekspor [2] . Oleh karena itu para petani di Lembang Bandung, memerlukan suatu mesin yang dapat bekerja secara continue dan dapat menghasilkan produk yang banyak secara otomatis. Mesin packing buncis kenya otomatis dirancang untuk dapat bekerja tanpa campur tangan dari manusia. Dalam prosesnya manusia hanya menyimpan buncis yang akan dikemas kemudian memberi input bobot buncis yang ingin dikemas. Oleh karena itu pada penelitian ini dirancang sistem kontrol untuk mesin packing buncis otomatis. Pada mesin packing buncis otomatis menggunakan processor utama yaitu PLC. Untuk dapat menggunakan PLC cukup dengan menghubungkan sensor pada bagian input device PLC dan alat-alat yang dikontrol pada bagian output device PLC [3] . Peralatan input berupa sensor loadcell yang dapat menghasilkan atau meneruskan sinyal yang dapat diterima PLC. Peralatan output berupa motor listrik yang dapat digerakan oleh sinyal output dari PLC. Dalam penelitian ini, kajian akan difokuskan pada hal-hal berikut : PLC yang digunakan pada mesin packing buncis otomatis, komponen yang digunakan pada sistem kontrol, membuat program ladder , membuat wiring diagram . Tujuan dari penelitian ini yaitu memperoleh skema sistem kontrol mesin packing buncis otomatis dalam bentuk simulasi menggunakan Software Automation Studio , dan Software Zelio Soft .

## 2. Metodologi
Untuk mempermudah dalam melakukan penelitian maka dibuat diagram alir agar proses penelitian dilakukan secara terstruktur. Gambar 1 memperlihatkan diagram alir penelitian. Berikut merupakan penjelasan secara umum langkah-langkah yang dilakukan agar tujuan dalam penelitian ini dapat tercapai.
Pengumpulan data kebutuhan user terhadap sistem kontrol meliputi: sederhana dan handal, mudah dalam perawatan, mudah memodifikasi. Pengumpulan data sistem mekanik meliputi cara kerja setiap komponen mesin packing otomatis, komponen yang akan dirancang. Setelah pengumpulan data sistem mekanik, kemudian merancang skema sistem kontrol mesin packing buncis otomatis dengan menggunakan Software Automation Studio [4] dan tahap selanjutnya mensimulasikan skema sistem kontrol yang dirancang. Jika simulasi skema sistem kontrol berhasil maka langkah selanjutnya akan diteruskan ke proses wiring diagram . Jika tidak sesuai maka akan dilakukan analisa untuk mengetahui kesalahan yang terjadi, kemudian dilakukan simulasi kembali. Tahapan ini meliputi gambar rangkaian sistem kontrol yang akan di implementasikan berupa loadcell , amplifier loadcell , PLC, motor DC. Setelah melakukan gambar rangkaian sistem kontrol tahap selanjutnya membuat program ladder menggunakan software zelio soft [5] dan mensimulasikannya, jika program ladder berhasil disimulasikan maka program ladder siap di upload ke PLC, jika terjadi kesalahan maka dilakukan analisis, kemudian disimulasikan kembali.
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
start Pengumpulan data kebutuhan user terhadap sistem kontrol mesin packing buncis yang
akan dirancang Pengumpulan data spesifikasi sistem mekanik
Pembuatan 1 . rangkaian elektrik input output
2. ladder diagram dengan menggunakan Software Automation Studio
Simulasi sistem kontrol yang sudah terintegrasi menggunakan Software Automation Studio
Apakah simulasi sesuai dengan prinsip kerja mesin Pembuatan wiring diagram dan mensimulasikan menggunakan Sofware Zelio Soft Apakah simulasi sesuai dengan prinsip kerja mesin End Tidak Ya Tidak Ya Hasil perancangan sistem kontrol berupa wiring diagram , program ladder yang siap di upload ke , dan 2 massa yang berbeda
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Pengumpulan Data Kebutuhan User Terhadap Sistem Kontrol
Dalam melakukan perancangan sistem kontrol untuk sebuah sistem otomasi diperlukan kriteria khusus dari sistem kontrol mesin packing otomatis yang dirancang [6] . Adapun spesifikasi sistem kontrol yang dirancang sebagai berikut :
Sistem kontrol yang dirancang sederhana karena menggunakan PLC. Sehingga sistem kontrol yang dibuat hanya berbentuk program ladder yang di input ke PLC. Rangkaian komponen menjadi sederhana cukup merangkai komponen input dan output ke PLC. Handal dimana sistem otomasi dapat berjalan sesuai spesifikasi sistem mekanik. Komponen input dan output harus responsive dan efisien. Sistem kontrol yang dirancang mudah dalam perawatan, komponen yang digunakan tersedia di pasaran. Dapat memodifikasi program ladder agar kesalahan pada perancangan dapat diperbaiki dengan mudah. Kesalahan pada sistem kontrol dapat dimodifikasi dengan software dan dapat langsung di input ke PLC menjadi sistem kontrol yang baru [7] .

## 3.2 Spesifikasi Sistem Mekanik
Sebelum melakukan perancangan sistem kontrol, langkah pertama mengumpulkan informasi tentang sistem kerja mekanik dari mesin packing otomatis yang dirancang dan mekanisme pergerakan dari mesin packing otomatis tersebut [8] .
Gambar 2 menunjukkan mekanisme pergerakan mesin packing otomatis yang dirancang. Pada Gambar 2 (a) terlihat konveyor bergerak membawa buncis menuju load cell, load cell yang sudah dirancang untuk menentukan bobot buncis sesuai yang diinginkan memberikan perintah kepada motor 1 (konveyor) untuk berhenti. Langkah selanjutnya motor 2 (engkol) bergerak menjatuhkan buncis yang sudah sesuai bobot ke mesin packing motor 2 delay selama 2 detik untuk memastikan buncis tidak ada yang tertinggal, setelah 2 detik motor 2 kembali ke posisi awal. Selanjutnya motor tiga merekatkan plastik dan memotong plastik yang sudah terisi buncis, buncis selesai di packing . Selanjutnya motor 4 ( roll penarik plastik) aktif bergerak menarik plastik selama 2 detik. Setelah motor 4 selesai kembali ke langkah awal untuk memulai packing kembali.  Tabel 1 menunjukkan komponen yang digunakan pada mesin packing buncis beserta penamaan kontrolnya.
Tabel 1. Penamaan Komponen Sistem Mesin Packing Buncis NO Komponen Mesin Penamaan Komponen Kontrol 1 Tombol Start ON 2 Loadcell IN 3 Tombol 250 gr IC 4 Tombol 350 gr ID 5 Konveyor M1 6 Motor Engkol Loadcell M2 7 Motor Seal Perekat Plastik M3 8 Motor Penarik Plastik M4
Gambar 2. (a) Belt Konveyor Bergerak, (b) Motor 2 Menggerakan Engkol Load Cell , (c) Motor 3 Menggerakan Seal , (d) Motor 4 Menggerakan Roll
Start Operator menyimpan buncis Konveyor membawa buncis Buncis masuk ke timbangan Bobot sesuai dengan yang dirancang Buncis masuk ke plastik Waktu sesuai dengan yang dirancang Mesin seal aktif Mesin roll aktif Apakah tombol ON menyala? End Ya Tidak Ya Tidak Ya Tidak

## 3.3 Perancangan Kerja Sistem
Perancangan kerja sistem dibutuhkan untuk mengetahui tahapan-tahapan sistem yang akan dirancang dari mulai masukan hingga keluaran. Berikut adalah diagram alir kerja sistem yang terdapat pada Gambar 3.
Langkah pertama operator meletakan buncis pada vibratory feeder buncis akan jatuh ke konveyor yang bergerak membawa buncis menuju load cell yang sudah dirancang 250 gr, load cell akan memberikan perintah pada konveyor yang bergerak pada saat bobot buncis mencapai 250 gr, jika belum mencapai 250 gr konveyor masih bergerak. Buncis yang sudah terkumpul di dalam penampung akan dimasukan ke plastik oleh gerakan engkol motor 2 yang dipasang pada alat penampung dalam waktu 3 detik alat penampung akan kembali ke posisi semula, selanjutnya motor 3 akan menggerakan seal 1 dan seal 2 untuk merekatkan plastik dan memotong plastik. Selanjutnya motor 4 menggerakan roll untuk menarik plastik. Ketika tombol
Gambar 3. Diagram Alir Perancangan Kerja Sistem
ON masih menyala maka sistem akan memulai kembali ke langkah pertama.

## 3.4 Perancangan Sistem Kontrol
Berikut gambar 4 adalah diagram alir perancangan sistem control.
Langkah pertama motor 3 aktif menggerakan seal 1 dan 2 untuk merekatkan plastik yang belum terisi buncis motor 3 aktif selama 2 detik di atur oleh timer , ketika motor 3 sudah aktif selama 2 detik motor 3 akan kembali ke posisi awal maka motor 3 akan memerintahkan motor 4 untuk menarik plastik selama 2 detik langkah selanjutnya motor 1 aktif untuk menggerakan vibratory feeder yang terisi buncis sehingga buncis jatuh ke konveyor yang bergerak menuju load cell yang sudah dirancang . Load cell sebagai input pada sistem kontrol mesin packing buncis otomatis ketika bobot buncis sudah mencapai yang ditentukan load cell memberikan perintah pada motor 1 untuk berhenti. Kemudian motor 2 aktif menggerakan engkol yang dipasang pada alat penampung yang berisi buncis sehingga buncis masuk ke plastik, untuk memastikan tidak ada buncis yang tersisa maka motor 2 engkol diaktifkan selama 2 detik. Selanjutnya kembali ke sistem awal motor 3 aktif menggerakan seal 1 dan 2 untuk merekatkan plastik yang sudah berisi buncis. Buncis selesai di packing.
3.5 Wiring Diagram Komponen Sistem Kontrol Mesin Packing Otomatis
Wiring diagram komponen yang diperlihatkan pada Gambar 5 untuk mempermudah proses pembuatan program perakitan komponen pada simulasi hardware sesungguhnya. Pembuatan Wiring tersebut mengacu pada Gambar 4 yaitu perancangan sistem kontrol. Berikut Gambar 5 skema wiring diagram dan komponen yang digunakan :
Start M3 aktif IN Loadcell aktif M2 aktif Tombol on hidup ? End Ya M4 aktif M1 aktif Waktu 2 detik Waktu 2 detik Waktu 2 detik A B A B C C Tidak Ya Tidak Ya Tidak Tidak Ya Tidak Ya
Gambar 4. Diagram Alir Perancangan Sistem Kontrol
Untuk merancang sistem otomasi diperlukan sistem kontrol agar sistem otomasi dapat berjalan baik dan teratur [9] . Penggunaan PLC sebagai perangkat yang merupakan bagian dari sistem kontrol bukanlah hal yang baru dalam dunia industri. PLC dapat membantu mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan. Tetapi PLC hanya sebuah hardware untuk membantu mengontrol sistem otomasi, diperlukan program yang nantinya akan diterjemahkan oleh PLC untuk mengatur sistem otomasi yang ingin dirancang [10] .
Dalam perancangan sistem kontrol mesin packing buncis otomatis memerlukan program yang nantinya akan ditanam pada suatu chip dalam PLC melalui bahasa pemrograman. Gambar 5 menunjukkan bagaimana PLC dapat digunakan sebagai sistem kontol.

## 3.6 Rangkaian Sistem Kontrol Menggunakan Automation Studio
Setelah seluruh pengumpulan data kebutuhan user didapat, kemudian dilanjutkan dengan merancang sistem kontrol mesin packing buncis dengan menggunakan Software Automation Studio . Dalam Software Automation Studio terdapat fitur untuk mengedit komponen, sehingga kita dapat merancang sistem otomasi seperti keadaan aslinya. Pada Software Automation Studio terdapat fitur simulasi, agar dapat melihat pergerakan sistem otomasi yang kita rancang. Berikut gambar 6 adalah rangkaian elektrik input output mesin packing otomatis.
Gambar 5. Skema Wiring Diagram
Setelah merancang rangkaian elektrik sistem kontrol mesin packing otomatis pada Software Automation Studio seperti yang terlihat pada Gambar 6, dapat dilakukan simulasi untuk melihat mekanisme sistem kontrol mesin packing otomatis yang dirancang tersebut. Untuk mensimulasikan sistem kontrol elektrik yang dirancang, harus dibuat rangkaian ladder untuk melihat mekanisme pergerakan sistem kontrol mesin packing otomatis tersebut. Dan rangkaian yang dibuat dapat dijadikan sebagai acuan untuk membuat program ladder yang akan di- upload ke dalam PLC. Berikut rangkaian program ladder yang dirancang ditunjukkan pada Gambar 7 :
Program ladder yang telah dibuat ditunjukkan pada Gambar 7. Program ladder tersebut dapat kita aplikasikan langsung dengan rangkaian PLC yang sudah disediakan oleh Automation Studio . Dengan adanya fitur tersebut, dapat dilihat bagai mana cara merangkai wiring input dan output ke PLC. Sehingga terjadinya kesalahan wiring input dan output pada saat mengaplikasikan dapat diminimalisir karena sebelumnya sudah disimulasikan pada Software Automation Studio . Jika rangkaian elektrik dan program ladder sudah dibuat, maka dapat disimulasikan untuk melihat perancangan sistem otomasi sudah berjalan sesuai perancangan atau belum. Jika belum, dilakukan analisis untuk melihat kesalahan yang terjadi, kemudian dilakukan simulasi kembali. Pada perancangan sistem kontrol ini dilakukan dengan menggunakan 2 software untuk mendukung perancangan sistem kontrol dapat berjalan dengan baik, dan sesuai dengan yang diharapkan.
Gambar 6. Rangkaian Elektrik Input Output
Gambar 7. Program Ladder
3.7 Program Ladder Menggunakan Software Zelio Soft Setelah merancang sistem kontrol dengan Software Automation Studio maka dilanjutkan dengan menggunakan Software Zelio Soft . Zelio Soft merupakan software untuk membuat program yang nantinya akan di- upload ke PLC Zelio Logic SR3B101BD sebagai sistem kontrol dari sistem otomasi yang dirancang. Dan program dari Software Zelio Soft ini dikhususkan hanya untuk PLC Zelio, tidak bisa di- upload ke PLC lainnya. Merancang program ladder pada Software Zelio Soft relatif mudah, apabila sebelumnya telah membuat rangkaian elektrik atau program ladder pada Automation Studio . Pada Zelio Soft dapat membuat program ladder menjadi lebih sederhana. Karena terdapat banyak fungsi yang dapat digunakan. Berikut adalah Gambar 8 program ladder pada Software Zelio Soft , dan dapat dibandingkan dengan program ladder pada Software Zelio Soft lebih sederhana dibandingkan dengan program ladder Software Automation studio .
Sebelum di- upload ke PLC program ladder yang telah dibuat harus disimulasikan terlebih dahulu. Setelah disimulasikan dapat terlihat bahwa program ladder yang dibuat sudah sesuai perancangan atau belum, jika sudah sesuai dapat di- upload langsung ke PLC.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perancangan sistem kontrol mesin packing buncis otomatis, berikut kesimpulan-kesimpulan yang didapat : Simulasi sistem kontrol mesin packing buncis otomatis menggunakan Software Automation Studio dan Zelio Soft yang dirancang sudah sesuai dengan kriteria perancangan. Wiring diagram yang dirancang sesuai dengan sistem kontrol yang akan dirancang pada Software Zelio Soft . Pada motor 1 konveyor, motor 3 seal perekat plastik dan motor 4 roll plastik menggunakan dimmer berfungsi untuk mengatur kecepatan putaran motor DC. Program ladder yang dirancang pada Software Zelio Soft sudah sesuai dengan perancangan mekanik, dan siap di- upload ke PLC.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
[1]   Wahyu Nugroho. 2018. Perancangan Sistem Kontrol Mesin Packing Buncis Otomatis Berbasis Programmable Logic Controller (PLC) Di Gabungan Kelompok Tani Lembang Agri. Laporan Tugas Akhir Teknik Mesin Itenas Bandung.
[2]   Dhio Mulya Esvan. 2014. Perancangan dan pengujian Sistem Kontrol Model Sistem Otomasi Box Handling Skala Laboratorium Berbasis Elektrik dan PLC. Laporan Tugas Akhir Teknik Mesin Itenas Bandung.
Gambar 8. Program Ladder Zelio Soft
[3]  M Arman, Tandi S, Susilawati, Gina SH. 2018. Rancang Bangun Sistem Kontrol Berbasis Programmable Logic Controller (PLC) Pada Greenhouse. Politeknik Negeri Bandung.
[4]  Famic Technologies Inc. Automation Studio P6 Professional Edition [Online]. Diakses tanggal 4 Oktober 2018.
[5]   Schneider. 2017. Zelio Logic Programming Guide. Diakses tanggal 28 November 2018
[6]   Andrial S, Alwin WFR. 2016. Sistem Koreksi Otomatis Pada Mesin Packaging Dengan Pengendali PLC. Jurnal Teknik Mesin (JTM): Vol. 05, Edisi Spesial.
[7]    Fauzi, M. (2016). Rancang Bangun Alat Pengemasan Dan Pengepakan Permen Berbasis PLC (Bagian 1) (Doctoral dissertation, Universitas Airlangga)
[8]  Lovely Son, Septia Rinaldi. 2013. Perancangan dan Pembuatan Sistem Pengantongan Material Otomatis Berbasis PLC Omron CPM 1A TeknikA Vol. 20. 1 Universitas Andalas
[9]   Bolton, W. Instrumentasi dan Kontrol. 2006.  Penerbit Erlangga. Jakarta.
[10] Ibrahim, R. 2020. Perancangan Model Sistem Kontrol Otomatis Pada Sistem Bongkar Muat Kapal Tanker Berbasis PLC (Doctoral dissertation, Institut Teknologi Sepuluh Nopember).