## OTOMATISASI SISTEM KONTROL MESIN TURNING HEAD
NTVS-485 BERBASIS SISTEM KENDALI PLC OMRON CS1G-CPU42H
Syahril Ardi, Apit Hidayat
Program Studi Teknik Produksi & Proses Manufaktur, Politeknik Manufaktur Astra Jl. Gaya Motor Raya No.8, Sunter II Jakarta
Email: syahril.ardi@polman.astra.ac.id
Abstrak --  Meningkatnya  penjualan  kendaraan  berdampak  pada  meningkatnya  permintaan  produksi engine  valve  dari  customer.  Salah  satu  perusahaan  manufaktur  produsen  engine  valve,  melalui Maintenance Department melakukan rekondisi dan atau improvement terhadap beberapa mesin untuk memenuhi  permintaan  customer.  Secara  garis  besar,  proses  pembuatan  engine  valve  terdiri  dari: forging,  stellite  welding,  heat  treatment,  dan  machining.  Salah  satu  mesin  pada  proses  machining adalah  mesin  turning  head  NTVS-485  yang  dipakai  untuk  proses  turning  head  di  Seat  Stellite  Line. Sistem kontrol mesin berbasis relay akan diubah menjadi berbasis kendali PLC (Programmable Logic Controller). Kendali PLC yang akan digunakan adalah PLC Omron CS1G-CPU42H. Perubahan sistem kontrol  meliputi:  perancangan,  pembuatan  wiring  komponen,  dan  pemrograman  kendali  PLC  CS1G- CPU42H.  Tujuan  otomatisasi  sistem  kontrol  ini  adalah  untuk  memudahkan  proses  penyelesaian kerusakan  pada  sistem  elektrikal  sehingga  mengurangi  waktu  downtime  elektrikal.  Waktu  downtime elektrikal  pada  mesin  turning  head  NTVS-485  rata-rata  sepanjang  bulan  Juli-Desember  2013  adalah sebesar  159.5  menit/bulan,  atau  turun  sebesar  81%  menjadi  29  menit  pada  bulan  Mei  2014  setelah dilakukan otomatisasi.
Kata Kunci : waktu downtime, sistem kontrol PLC, mesin turning head
Abstract --  Increased  sales  of vehicles  resulted  in  increased  demand  for  engine  valve  production  of customer. One of the company’s manufacturing engine valve manufacturer, through the Maintenance Department  reconditioning  and  or  improvement  of  several  machines  to  meet  customer  demand. Generally, the process of making valve engine consists of: forging, stellite welding, heat treatment and machining. One machine in the process of turning the engine head machining is NTVS-485 is used for turning the head in Seat Stellite Line. Relay-based machine control system will be converted into PLC based  control  that  use  the  Omron  PLC  CS1G-CPU42H.  Changes  control  systems  includes:  design, manufacturing  of  wiring  components,  and  programming  the  PLC  control  CS1G-CPU42H.  The purposes of this control systems automation are facilitating the process of settlement of damage to the electrical system, thereby reducing the electrical downtime. Electrical downtime on the machine head turning  NTVS-485  on  average  throughout  the  month  of  July  to  December  2013  were  amounted  to 159.5 minutes per month, or a decrease of 81% to 29 minutes in May 2014 after the automation.
Keywords : Downtime, PLC control systems, turning head machine

## 1. PENDAHULUAN
PT.  Y  adalah  perusahaan  yang  bergerak dalam  bidang  manufaktur  komponen  otomotif, khususnya  pembuatan engine  valve. Proses pembuatan engine  valve secara  garis  besar terdiri  dari: forging , stellite welding , heat treatment , dan machining .
Meningkatnya
penjualan kendaraan berdampak  pada  meningkatnya  permintaan produksi engine  valve dari customer .  PT.  Y melalui Maintenance  Department melakukan rekondisi  dan improvement terhadap  beberapa mesin  untuk  memenuhi  permintaan customer . Salah  satu  mesin  tersebut  adalah turning  head NTVS-485  untuk  proses turning  head pada Seat Stellite  Line . Improvement dilakukan  pada
elektrik mesin. Hal tersebut dilakukan berdasarkan  permasalahan  yang  timbul  yaitu mesin  masih  menggunakan  sistem  kontrol berbasis relay .  Hal  ini  sangat  menyulitkan  untuk menganalisa  kerusakan  elektrik  mesin  pada sistem kontrol.
Maka  dari  itu sistem kontrol  mesin  berbasis relay dirubah  menjadi  berbasis  kendali  PLC. Keuntungan  penggunaan  kendali  PLC  yaitu perawatan  lebih  mudah  dan  dalam  melakukan perubahan  pada  sistem  kontrol  lebih  mudah dibanding  dengan  sistem  kontrol relay (PT Omron  Electronics,  2009).  Perubahan  sistem kontrol  yang  dilakukan  meliputi:  perancangan system  kendali,  pembuatan wiring komponen, dan pemrograman PLC.

## 2. METODOLOGI
2.1   Proses Produksi
Proses  produksi  dalam  pembuatan engine valve secara  garis  besar  terbagi  menjadi  4 proses,  yaitu: Forging , Stellite  Welding , Heat Treatment ,  dan Machining .  Proses forging merupakan  proses  awal  dari  pembuatan engine valve . Material dipotong lalu dipanaskan menggunakan upsetter  machine yang  kemudian dibentuk  melalui  proses forging .  Selanjutnya dilakukan  proses Stellite  Welding dan Heat Treatment . Proses stellite  welding adalah  proses penambahan material yang dilakukan di beberapa  bagian valve, yaitu:  area seat dan tip end .  Fungsi  proses stellite  welding adalah memberikan  ketahanan dan memperkuat bagian valve yang  bersentuhan  dengan  komponen  lain. Sedangkan proses heat treatment adalah proses perlakuan panas pada material valve menggunakan furnace. Fungsi  proses heat treatment adalah  membentuk valve sesuai dengan requirement drawing .
Proses  terakhir  adalah  proses machining. Proses machining adalah  proses  akhir  yang dilakukan  untuk  membentuk valve sehingga memiliki  dimensi  yang  sesuai  dengan technical drawing dari customer .  Proses machining ini secara  umum  menggunakan  dua  metode  yaitu proses turning dan grinding .  Selain  itu,  dalam proses  ini  produk valve untuk  kendaraan  roda dua (2 wheels) dan untuk kendaraan roda empat (4 wheels) dilakukan secara terpisah. Mesin turning  head ini  berada  di  2  area proses,  yaitu: Machining  Line dan Seat  Stellite Line .  Penelitian  ini  dilakukan  pada  mesin turning head yang  ada  di Seat  Stellite  Line, yaitu  mesin turning  head NTVS-485.  Mesin turning  head adalah  mesin  yang  menggunakan  pahat  ( insert bite )  sebagai  alat  potong  benda  kerja  ( engine valve pada bagian head ).
2.2   Identifikasi  Keadaan  Mesin Turning Head NTVS-485 Sebelum Perbaikan
Permasalahan  utama  yang  terjadi  pada mesin turning  head NTVS-485 adalah  tingginya waktu downtime elektrik. Gambar 1 menunjukkan grafik  waktu downtime  elektrik beberapa  mesin turning head di area Seat Stellite Line . Mesin turning  head NTVS-485  masih menggunakan sistem kontrol konvensional berupa relay .  Sehingga,  waktu  yang  dibutuhkan bagian maintenance dalam menganalisis kerusakan  mesin  yang  ada  pada  sistem kontrol.semakin  lama.  Hal  inilah  yang  dapat menyebabkan  mesin turning  head NTVS-485 terjadi line stop atau terhentinya proses produksi.
Gambar 1. Grafik Downtime Turning Head beberapa jenis mesin turnin head
Berdasarkan  permasalahan  yang  ada  dan pemenuhan kebutuhan perusahaan untuk melakukan improvement, maka dilakukan otomatisasi  sistem  kontrol  pada  mesin turning head NTVS-485.  Otomatisasi  dilakukan  dengan penggantian  sistem  kendali relay ke  system kendali  PLC.  PLC  yang  digunakan  adalah  PLC Omron  CS1G-CPU42H.  Sistem  kendali  PLC dipilih  karena  dapat  memberikan  kemudahan dalam  pengoperasian,  perawatan,  dan  mampu menurunkan  waktu downtime elektrik.  Selain  itu, jika  terdapat  perubahan  atau  modifikasi  urutan kerja  atau  program  dapat  dilakukan  dengan mudah  tanpa  perlu  mengubah  koneksi  kabel (Valencia, 2011).

## 2.3    Konsep Disain
Berdasarkan  analisis  sebelumnya,  maka dibuatlah  konsep  disain  otomatisasi  sistem kontrol mesin turning head NTVS-485 ini yaitu:
 Sistem  kontrol  mesin  menggunakan  PLC Omron CS1G-CPU42H.
 Program berupa ladder
diagram menggunakan software CX-Programmer 9.0 .
 Modifikasi logika
kontrol melalui pemrograman.  Jika terjadi trouble pada sistem kontrol, maka pihak maintenance dapat  dengan  mudah mengetahui  letak  kerusakannya  sehingga downtime elektrik yang terjadi dapat dikurangi.

## 3. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1   Perancangan  dan  Pembuatan  Elektrik Sistem Kontrol
Gambar  2  memperlihatkan  peran-cangan elektrik  sistem kontrol  dalam mesin turning  head NTVS-485.
Gambar 2. Perancangan Elektrik
Gambar 2 memperlihatkan bahwa sum-ber tegangan  dan  trafo  eksternal  380-220VAC dihubungkan dengan NFB ( no fuse breaker ) yang terdapat pada main  panel .  Dari  NFB  selanjutnya dihubungkan  ke  motor  3 phase dan trafo  step down  220-110  VAC . Circuit  protector 1  (CP  1) dihubungkan  ke noise  filter . Output  noise  filter dihubungkan  ke  CP  2  yang  terhubung  dengan power  supply  internal PLC  dan  CP3  yang terhubung dengan power supply 24 VDC. Power supply 24  VDC  ini  memberikan  tegangan  input kepada perangkat input PLC . Perangkat input ini akan  memberikan  sinyal  kepada  PLC  untuk diolah  atau  diprogram.  Selanjutnya,  PLC  akan memberikan  perintah  kepada  perangkat output untuk  menggerakkan  aktuator  (Fuji  Electric  FA Components).
Dalam perancangan system elektrik, digunakan komponen-komponen yang mendukung  kinerja  dari  mesin.  Gambar  3 memperlihatkan diagram blok perancangan input , output ,  dan process pada  sistem  kontrol  mesin turning head NTVS-485.
Berdasarkan Gambar 3, komponen process yang  akan  digunakan  adalah  PLC CS1G-CPU42H.  Gambar  4  memperlihatkan wiring dari PLC CS1G-CPU42H.
Berdasarkan Gambar 4, jumlah input yang digunakan  sebanyak  35  kontak  dengan  3 input devices CS1W  ID211.  Sedangkan  jumlah output sebanyak  22  kontak  dengan  2 output  devices CS1W OC211 (SMC, 2007).
Gambar 3. Diagram Blok Perancangan Kontrol Mesin Turning Head NTVS-485
Gambar 4. Wiring PLC CS1G-CPU42H

## 3.2   Pembuatan Program
Pembuatan  program  pada  sistem  kontrol dilakukan  setelah  pembuatan wiring elektrik sistem  kontrol.  Pembuatan  program  dilakukan menggunakan software  CX-Programmer  9.0 dengan bahasa ladder diagram . Untuk mempermudah pengecekan maka program dibuat  menjadi  4 section ,  yaitu input  section , manual  mode  section , auto  mode  section ,  dan output  section .  Gambar  5  memperlihatkan flow chart proses kerja mesin yang selanjutnya dibuat dalam program PLC.
Gambar 5. Flow Chart Program Mesin Turning Head
4. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS
4.1   Pengujian Input dan Output Kendali PLC Pengujian  terhadap input PLC  dilakukan dengan cara monitoring mode pada software CX programmer di  komputer  yang  terhubung  ke PLC. Sedangkan pengujian output PLC dilakukan dengan  cara  mengaktifkan mode  manual PLC dan  menekan  tombol  sehingga  dapat  dilihat perubahan  atau  gerakan  dari  perangkat output .
Tabel  1  memperlihatkan  hasil  pengujian input dan output PLC.  Berdasarkan  Tabel  1,  hasil pengujian  input  terlihat  bahwa  lampu  indicator PLC  untuk  keseluruhan  alamat,  statusnya  aktif. Sedangkan hasil pengujian output terlihat bahwa semua  komponen  output  dalam  kondisi  aktif sesuai  dengan  fungsinya  masing-masing  (Ardi, S.,  2013a),  (Ardi,  S.,  2013b),  (Suhartinah  dan Ardi,  2015).
Tabel 1. Pengujian Input dan Output PLC
Address Keterangan Parameter Status
OK NG
Pengujian Input 0000 Push Button  Emergency Stop Lampu indikator 0000 PLC akitf √ 0001 Push Button  Hydraulic On Lampu indikator 0001 PLC akitf √ 0002 Push Button  Spindle On Lampu indikator 0002 PLC akitf √ 0003 Push Button  Spindle Off Lampu indikator 0003 PLC akitf √ 0004 Push Button  Ejector Lampu indikator 0004 PLC akitf √ 0005 Push Button  Cycle On Lampu indikator 0005 PLC akitf √ Pengujian Output 0300 Motor hydraulic & PL Hydraulic On Motor pompa hydraulic aktif dan lampu hijau hydraulic aktif √ 0301 Slide Lubrication Pump Motor pompa pelumasan slide akitf √ 0302 Solenoid Chuck Chuck mengunci valve √ 0303 Solenoid Escape Cylinder escape bergerak backward √ 0304 Solenoid Pusher Cylinder pusher bergerak forward √ 0305 Solenoid Loader Cylinder loader bergerak down √
Gambar 6 memperlihatkan hasil pengujian output PLC. Dalam hal ini adalah kondisi silinder escape bergerak  forward  dan  kondisi  silinder  escape bergerak backward.
Silinder escape forward silinder escape backward

## Gambar 6. Hasil pengujian output PLC
4.2   Waktu Downtime Setelah Otomatisasi Waktu downtime mesin  NTVS-485  antara bulan  Juli-Desember  2013  adalah  sebesar  957 menit  atau  159.5  menit/bulan.  Sedangkan  waktu downtime  pada  bulan  Mei  2014,  setelah dilakukan  otomatisasi,  sebesar  29  menit.  Artinya terjadi  penurunan  sebesar  81%.  Gambar  6 menunjukkan grafik perbandingan waktu downtime mesin NTVS-485.
Gambar 6. Grafik Penurunan Downtime Turning
Head NTVS-485

## 5. KESIMPULAN
Dalam penelitian ini telah dibahas penggantian  sistem  kontrol relay menjadi  sistem kontrol  PLC.  Kekurangan  sistem  kontrol relay adalah  dalam  perawatan  dan  perbaikan  lebih sulit  dibandingkan  dengan  sistem  kontrol  PLC. Selain  itu,  dengan  system  kendali  PLC  lebih mudah  melakukan  perubahan  urutan  kerja  jika terjadi  pengembangan  sistem  tanpa  perlu mengubah koneksi kabel.
Disain  sistem  kontrol  menggunakan  PLC Omron  CS1G-CPU42H,  telah  dapat  bekerja sesuai dengan step diagram yang dibuat. Jumlah input PLC yang digunakan adalah 35, dan jumlah output PLC  sebanyak  22.  Pembuatan  program PLC menggunakan software CX-Programmer 9.0
mampu  menghasilkan  program yang  bisa diterapkan  pada input dan  o utput PLC  sehingga dapat  mengontrol  pergerakan  aktuator  pada mesin sesuai dengan fungsinya. Untuk mempermudah  dalam  membuat  program  maka program  dibagi  menjadi  4 section ,  yaitu input section , manual section , output section , dan auto section .
Otomatisasi  sistem  kontrol  ini  mampu memudahkan bagian maintenance dalam melakukan  perawatan  dan  mempercepat  dalam proses  penyelesaian  kerusakan  elektrik  mesin pada  sistem  control.  Hal  ini telah  mampu mengurangi  waktu downtime elektrik.  Waktu d owntime elektrik  yang  terjadi  selama  Juli  s.d Desember  2013  dengan  total  rata-rata  159.5 menit/bulan  turun  pada  bulan  Mei  2014  sebesar 81% menjadi 29 Menit.

## DAFTAR PUSTAKA
Ardi,  S.,  Lin  Prasetyani,  Reza  Guntur  Budianto, Pokayoke  Control  System  Design  using Programmable  Logic  Controller  (PLC)  on
Station Final Check Propeller Shaft,
Proceeding  Annual  Engineering  Seminar, 2013; pp. C-74 – C-80.
Ardi,  S.,  Sapiih,  Otomatisasi  Pergerakan  Table Slide  GW  (Grinding  Wheel)  Seat  Grinder NTV-618  dengan  Menggunakan  Induction Motor  Brake, Annual  Engineering  Seminar, 2015.
Fuji  Electric  FA  Components, Circuit  Protector CP31,CP31D,CP32D.
Valencia,  G.  and  Palomo,  J.A.  Rossiter,
Programmable logic controller implementation of  an  auto-tuned  predictive  control  based  on minimal  plant  information, ISA  Transactions ,
2011; 50, pp. 92-100.
PT Omron Electronics, PLC Basic & HMI Training Manual Pendahuluan , 2009. SMC, Reed Switch SMC AutoSW Band Mounting Style , 2007.
Suhartinah,  Ardi,  S.,  Otomatisasi  Pergerakan Table  Slide  GW  (Grinding  Wheel)  Seat Grinder  NTV-618  Dengan  Menggunakan Induction  Motor  Brake, Seminar  Nasional Industrial  Services (SNIS  2013),  2013;  pp.
381-388.