TEKNIK, 41 (2), 2020, 152-162
doi: 10.14710/teknik.v41n2.24638               Copyright © 2020, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919

## Pemrograman Ladder PLC Pada Otomasi Proses Produksi Bioetanol Berbasis Jala Petri Sinyal Terinterpretasi (JPST)
Endra Joelianto 1* , Alex Dananjaya 2
1 Kelompok Keahlian Instrumentasi dan Kontrol, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung,
2 Alumni Program Studi Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganesha 10, Bandung, Indonesia 40132

## Abstrak
Jala Petri Sinyal Terinterpretasi (JPST) dikenal sebagai salah satu metode formal yang digunakan untuk merancang dan  mengevaluasi  perilaku  sistem  otomasi  yang  dimodelkan  sebagai  sistem  kejadian diskrit. Hubungan antara  algoritma  kontrol  biner  yang  dibangun dengan  proses  sekuensial  yang  ditinjau dapat diperlihatkan  dengan  menggunakan  JPST.  Aplikasi  diagram  JPST  pada  perangkat  keras  umum  seperti PLC  memerlukan  suatu  cara  untuk  mengkodekan  representasi  algoritma  kontrol  dalam  bentuk  grafik menjadi  program  logika  ladder.  Makalah  ini  memperlihatkan  proses  pengubahan  algoritma  sistem otomasi proses produksi bioetanol  yang dibangun dengan menggunakan  metode JPST menjadi  program logika  ladder.  Kinerja  program  ladder  yang  dihasilkan  untuk  sistem  otomasi  proses  produksi  bioetanol menggunakan PLC mengikuti kinerja dari diagram JPST yang dibuat.
Kata  kunci : jala  petri;  jala  petri  sinyal  terinterpretasi;  produksi  bioetanol;  program  ladder;  kontrol biner; otomasi

## Abstract
[Title: Ladder Programming of PLC for Automation of Bioethanol Production Process Based on Signal Interpreted Petri Net (SIPN)] Signal Interpreted Petri Net (SIPN) is known as one of the formal methods used  to design  and  evaluate  the  behavior  of  automation  systems  modeled  as  discrete  event  systems.  The relationship  between  binary  control  algorithms  that  are  built  with  sequential  processes  can  be  shown using  SIPN.  The  application  of  SIPN  diagrams  to  common  hardware  such  as  PLCs  requires  a  way  to encode the control algorithm's representation in graphical form into a ladder logic program. This paper shows  the  process  of  changing  the  algorithm  for  automation  of  the  bioethanol  production  process  built using the SIPN method into a logic ladder program. The performance of the ladder program produced for the  bioethanol  production  process  automation  system  using  SIPN  follows  the  performance  of  the  SIPN diagram made.
Keywords : petri net; signal interpreted petri net; bioethanol production; ladder program; binary control; automation

## 1. Pendahuluan
Saat  ini,  efisiensi,  hemat  biaya  ( cost  effective ), fleksibilitas  yang  menjadi  tuntutan  dalam  persaingan industri  proses  atau  manufaktur  telah  meningkatkan permintaan  yang  luar  biasa  terhadap  kinerja  sistem kontrol  industri.  Kriteria  sistem  kontrol  industri  yang diharapkan  adalah  kriteria  kinerja  kecepatan  ( speed ),
kehandalan  ( reliability )  dan  ketepatan  ( correctness ). Sistem  kontrol  merupakan  sistem  yang  mempunyai kemampuan untuk memulai, mengatur dan menghentikan suatu  proses  sebagai  respon  terhadap  variabel-variabel yang  diukur  atau  dimonitor  dalam  proses  tersebut, dengan  tujuan  mendapatkan  keluaran  yang  memenuhi spesifikasi perancangan yang diinginkan oleh pengguna.
Perancangan  kontrol  biner  termasuk  perancangan kontrol  secara  perangkat  lunak  dengan  merealisasikan algoritma  kontrol  logika  dengan  transparansi  dan
------------------------------------------------------------------
*) Penulis Korespondensi. E-mail: ejoel@tf.itb.ac.id
doi: 10.14710/teknik.v41n2.24638               Copyright © 2020, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
keabsahan  sebaik  mungkin.  Kontrol  biner  ditinjau sebagai  sistem  kejadian  diskrit  ( discrete  event  system ), yaitu  sistem  yang  perubahan  keadaannya  terjadi  dalam satu  satuan  waktu  diskrit  sebagai  tanggapan  terhadap keberadaan  kejadian  ( event )  tertentu.  Dengan  demikian, pengontrolan  sistem  dilakukan  dengan  masukan  dan keluaran  yang  terbatas  jumlahnya  serta  hanya  memiliki dua  keadaan,  yaitu  “ on ”  dan  “ off ”.  Gambar  1 memperlihatkan  skema  proses  perancangan  sistem kontrol logika menggunakan kontrol biner. Bagian kanan skema  memperlihatkan  aliran  pembuatan  algoritma otomasi  dengan  menggunakan  metode  dan  spesifikasi formal. Cara formal mampu  memberikan ukuran kinerja algoritma  otomasi  yang  dibangun  dibandingkan  dengan cara  implementasi  langsung  yang  cenderung  intuitif  dan tergantung mutlak pada kemampuan individu pemrogramnya  tanpa  ukuran  kinerja  yang  dapat menunjukkan  kehandalan  dan  ketepatan  sistem  kontrol yang dihasilkan.
Gambar 1 . Proses perancangan sistem kontrol logika
Kontrol  logika  terprogram  atau  lebih  dikenal sebagai programmable logic controller (PLC) merupakan  sistem  elektronik  yang  beroperasi  secara dijital  dan  dirancang  untuk  digunakan  pada  suatu lingkungan  industri  yang  menggunakan  suatu  memori yang  dapat  diprogram.  Bentuk  memori  tersebut merupakan penyimpanan internal instruksi-instruksi yang dapat  menerapkan  fungsi-fungsi  tertentu  seperti  fungsi logika,  pewaktuan,  perhitungan  untuk  mengontrol melalui  modul  masukan  atau  keluaran  analog  maupun dijital  beberapa  jenis  proses  dan  mesin.  PLC  sebagai pengontrol  muncul  pada  akhir  tahun  enampuluhan  pada era  disebut  otomasi  yang  dikenal  sekarang  sebagai Industri  3.0.  Sebagai  hasil  dari  suatu  usaha  untuk memperoleh  sistem  logika  yang  memiliki  sifat-sifat: mudah  diprogram  dan  diprogram  ulang  di  lokasi  dan terbentuk  dari  bahan solid-state sehingga  mempunyai
kehandalan  yang  tinggi.  Walaupun  tujuan  semula  PLC adalah untuk menggantikan relai dan stepper elektromagnetik,  pada  akhirnya  PLC  telah  berkembang menjadi  peralatan  yang  mirip  komputer  yang  dapat melakukan  berbagai  macam  fungsi  lain,  selain  logika relai ( relay logic ).
Pada saat ini, PLC yang memulai era Industri 3.0 adalah  komponen  utama  pada  sistem  otomasi  dalam berbagai aplikasi dan proses industri (Kumar dkk. , 2016a; Bargal dkk. ,  2016;  Baladhandabany dkk. ,  2015;  Patil dkk. , 2016; Zhu & Qiu, 2017; Kumar dkk. , 2016b; Ayten & Kurnaz, 2019). PLC merupakan keharusan yang tidak dapat dielakkan dan ditunda lagi. Bahkan, di era Industri 4.0, PLC masih merupakan komponen pengontrol utama yang  terintegrasi  dengan Internet  of  Things  (IoT) dan sistem  fisik  siber  ( Cyber  Physical  System,  CPS ) (Petrusich  &  Schwarz,  2017;  Wanyama,  2018; Langmann  &  Rojas-Peña,  2016;  Zhou dkk. ,  2015; Papcun dkk. ,  2018;  Baygin dkk. ,  2016;  Wittenberg,
2016). Metode formal ( formal method ) untuk memverifikasi  program  PLC  akhir-akhir  ini  juga mendapatkan  perhatian  yang  besar.  Beberapa  metode formal telah dikembangkan Darvas dkk. (2016a), Darvas dkk. (2016b), Vieira dkk. (2016), dan Julius dkk. (2017).
Keunggulan  pembuatan  program  PLC  dengan  metode formal  adalah  kebuntuan  ( dead  lock )  dan  kehandalan dapat  dianalisis  sebelum  program  akan  diaplikasikan pada saat pengoperasian PLC.
Proses fermentasi anaerob oleh mikroba
Saccharomyces  cerevisiae menghasilkan  etanol  (CH 3 - CH 2 -OH). Ketika
Saccharomyces
cerevisiaem
melakukan  metabolisme  terhadap  karbohidrat  dalam kondisi anaerob, maka dihasilkan etanol, karbon dioksida dan  energi.  Reaksi  yang  terjadi  termasuk  reaksi eksotermal,  dan  menghasilkan  kalor  reaksi  sebesar  210 kJ/mol  glukosa.  Sehingga  harus  diusahakan  agar  reaksi dapat  berlangsung  secara  isotermal.  Secara  sederhana sesuai  (Shuler dkk. ,  2017),  reaksi  fermentasi  etanol terlihat pada Persamaan 1.
C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH  + 2 CO 2 + 2 ATP + 210 kJ (1) Reaksi  fermentasi  Persamaan  1  juga  menghasilkan produk  tambahan  berupa  2  ATP  yang  menjadi  sumber energi bagi metabolisme sel.
Proses  produksi  bioetanol  terdiri  atas  tahapan- tahapan,  setiap  tahapan  proses  perlu  dikontrol  dengan benar  dan  tepat    agar  didapatkan  perolehan  produk bioetanol dengan kualitas dan kuantitas yang diharapkan. Proses enzimatik pati dari bahan baku singkong menjadi alkohol  melalui  proses  pemasakan  secara  umum diperlihatkan dalam Gambar 2.
doi: 10.14710/teknik.v41n2.24638               Copyright © 2020, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
Gambar 2. Diagram proses produksi bioetanol dari singkong kering (gaplek) (Joelianto & Dananjaya, 2008)
Pada  proses  produksi  bioetanol,  setiap  keluaran dari tahapan harus baik agar tahapan secara keseluruhan optimal.  Hal  ini  dapat  dicapai  jika  beberapa  parameter dapat  dikontrol  nilainya  atau  kebutuhannya.  Sistem instrumentasi  dan  kontrol  beserta  dengan  mekanisme otomatik menjadi bagian yang penting untuk mengontrol variabel  proses  dan  menjalankan  kontrol  pada  setiap tahap  pembuatan  agar  bioetanol  yang  dihasilkan maksimum  dan  berkualitas  baik.  Sistem  otomasi dibangun  berdasarkan  kondisi-kondisi  pemrosesan  yang diperlihatkan dalam Gambar 2.
Sistem  otomasi  merupakan  bagian  yang  vital untuk menghasilkan suatu proses produksi yang optimal, efisien  dan  handal  karena  kemampuannya  untuk melakukan  pengukuran  dengan  waktu  cacah  yang  lebih cepat,  hasil  yang  lebih  akurat  dan  konsisten  dalam melakukan  pengontrolan.  Tetapi,  sistem  otomasi  sangat tergantung  pada  perangkat  keras  dan  lunak  yang digunakan. Perangkat keras yang sering digunakan pada saat ini adalah PLC dengan perangkat lunak yang secara umum  masih  diprogram  dengan  program  ladder. Persoalan  utama  yang  sering  terjadi  adalah  pemrogram PLC  melakukan  pemrograman  secara  coba-coba  dan dengan  alur  kerja  berdasarkan  pengalaman.  Sehingga suatu  metode  formal  yang  mampu  menganalisis  dan mengevaluasi  program  yang  dihasilkan  serta  dapat dilacak  kembali  hasilnya  akan  dapat  menjamin  ukuran kinerja yang dihasilkan.
Banyak metode formal yang mulai dikembangkan  untuk  menganalisis  dan  mengevaluasi program  kontrol  biner.  Jala  Petri  ( Petri  net )  merupakan
metode  formal  pertama  yang  diperkenalkan  oleh  C.A. Petri  dalam  disertasi  doktornya  di  akhir  tahun  1960-an. Selanjutnya,  Jala  Petri  mulai  banyak  mengalami perbaikan  dan  penambahan  menjadi  berbagai  macam variasi  Jala  Petri,  salah  satu  variasi  adalah  Jala  Petri Sinyal  Terinterpretasi  (JPST)  atau Signal  Interpreted Petri Nets (SIPN) (Frey, 2000; Frey & Litz, 2000). JPST adalah  Jala  Petri  yang  bisa  menggambarkan  hubungan antara  algoritma  yang  disusun  dengan  lingkungannya. Keterkaitan  antara  algoritma  dengan  lingkungannya ditunjukkan melalui sinyal masukan dan sinyal keluaran.
JPST  telah  diaplikasikan  untuk  perancangan beberapa  sistem  otomasi  seperti  boiler  (Joelianto  & Loeis,  2006)  dan  sistem  pengaman  keselamatan  ( safety shutdown  system )  (Leonardo dkk. ,  2015).  Keperluan penerapan  sistem  otomasi  yang  terstruktur  dan  baik secara  khusus  pada  proses  curah  ( batch  process )  juga telah menjadi persyaratan industri seperti direkomendasikan  oleh  masyarakat Instrumentation, System  and  Automation  (ISA) yang  mengeluarkan standar  S88  (ISA,  2002).  Penggunaan  metode  formal seperti JPST akan mengurangi kegagalan aplikasi sistem otomasi  menggunakan  PLC  yang  diprogram  berbasis program ladder.
JPST  telah  digunakan  juga  untuk  merancang sistem  otomasi  pada  proses  pembuatan  bioetanol (Joelianto  &  Dananjaya,  2008)  supaya  produksi ekonomis  dan  menghasilkan  kualitas  produk  yang tinggi.  JPST  tersebut  dianalisis  dengan  menggunakan metode  analisis  invarian  (Wang,  1998)  dan  grafik ketercapaian  (Frey  &  Litz,  2000)  untuk  mendapatkan
doi: 10.14710/teknik.v41n2.24638               Copyright © 2020, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
kinerja  algoritma  yang  baik  dan  mempunyai  metrik transparansi tinggi. Langkah-langkah tersebut dilakukan sebagai  cara  untuk  menghasilkan  sistem  otomasi  yang berkinerja  tinggi.  Makalah  ini  membahas  pengkodean sistem  otomasi  proses  bioetanol  yang  telah  dirancang menggunakan  JPST  (Joelianto  &    Dananjaya,  2008) menjadi  bahasa  pemrograman  PLC  dalam  bentuk program ladder.

## 2. Bahan dan Metode

## 2.1 Perancangan Otomasi Proses Produksi Bioetanol
Proses  pembuatan  bioetanol  dari  bahan  baku singkong  secara  ringkas  yang  akan  dirancang  sistem otomasinya  dapat  dilihat  pada  referensi  (Joelianto  & Dananjaya,  2008).  Dari  proses  tersebut,  daftar  sinyal masukan dan keluaran yang berhubungan dengan sensor, aktuator pada sistem otomasi  dapat disusun seperti yang diperlihatkan  pada Tabel  1 di  bawah  ini.  Dari  data-data masukan  dan  keluaran,  aliran  proses  dan  ketentuan- ketentuan  pada  variabel-variabel  proses  pembuatan bioetanol  yang  perlu  dikontrol,  diagram  JPST  untuk otomasi  proses  bioetanol  yang  memenuhi  kriteria keterbatasan,  keselamatan dan  daya  hidup telah disusun pada (Joelianto & Dananjaya, 2008).
Berdasarkan  (Frey  &  Minas,  2001),  ketepatan formal  ( formal  correctness )  memperlihatkan  ukuran prasyarat  untuk  algoritma  yang  berfungsi,  sedangkan transparansi  ( transparency )  adalah  ukuran  kualitas perancangan  algoritma.  Algoritma  dikatakan  transparan jika apa yang dilakukan pengontrol pada saat ini dan apa yang  akan  dilakukannya  di  langkah  selanjutnya  dapat dengan mudah dan jelas untuk dilihat . Sejumlah kriteria transparansi  telah  dijelaskan  secara  lengkap  pada  (Frey &  Litz,  2000).  Kriteria  transparansi  mencakup  berbagai aspek  seperti  jumlah  komentar  ( number  of  comments ), arah  ( directionality ),  dan  perilaku  masukan/keluaran ( Input/Output-behaviour ).  Ketiga  faktor  selanjutnya digabungkan  dalam  jumlah  terbobot  menjadi  suatu ukuran transparansi yang dapat dihitung secara otomatis. Metrik  tranparansi  bernilai  1  berarti  program  sangat transparan ( fully transparent ).
Hasil  kalkulasi  diagram  JPST  (Joelianto  & Dananjaya,  2008)  yang  dibangun  memiliki  metrik transparansi  0,98  yang  sangat  dekat  dengan  1.  Hasil  ini memperlihatkan bahwa JPST lebih transparan atau lebih mudah untuk dipahami. Nilai metrik transparasi ini juga berarti bahwa diagram JPST yang disusun terdokumentasi  dengan  baik  sehingga  dapat  diterapkan menjadi program ladder di PLC.
Makna  notasi  pada  Gambar  3  adalah  P merupakan sejumlah tempat (Places); T adalah sejumlah transisi  (Transitions);  O  adalah  sejumlah  sinyal keluaran;  φ  adalah  pemetaan  yang  menghubungkan setiap transisi Ti ε T dengan kondisi penembakan, φ(Ti) =  fungsi  Boolean  dalam  I;  ω  adalah  pemetaan  yang menghubungkan setiap    tempat Pi ε P dengan keluaran ω(Pi) ε (0,1,-)|O|, (-) berarti sinyal tidak dipedulikan.
Tabel 1 . Sinyal Masukan dan Sinyal Keluaran MASUKAN (kondisi aktif)
KELUARAN (kondisi aktif) i 1 : tombol “mulai” ditekan o 1 : katup air ke tangki pemasak membuka
i 2 : air sudah 60,5 L
o 2 : katup air mash tube membuka i 3 : tangki pemasak sudah 50 o C o 3 : katup uap pemanas ke tangki pemasak membuka i 4 : kultur Aspergillus sudah 4 L o 4 : katup air pendingin ke mash tube membuka i 5 : tangki pemasak sudah 55 o C o 5 : katup air pemanas ke fermentor membuka
i 6 : tepung gaplek sudah 24,5 kg o 6 : katup kultur Aspergillus ke tangki pemasak membuka
i 7 : asam tangki pemasak sudah 20 mL o 7 : katup kultur Aspergillus ke mash tube membuka i 8 : pH > 5,4 o 8 : katup kultur ragi ke fermentor membuka
i 9 : pH < 5,6 o 9 : katup asam ke tangki pemasak membuka
i 10 : basa tangki pemasak sudah 20
mL o 10 : katup basa ke tangki pemasak membuka
i 11 : tangki pemasak 80 o C o 11 : katup asam ke mash tube membuka i 12 : tekanan > 1,39 bar o 12 : katup basa ke mash tube membuka
i 13 : tekanan < 1,41 bar
o 13 : pengaduk tangki pemasak aktif i 14 : otoklaf sudah 1 jam
o 14 : pengaduk mash tube aktif i 15 : tangki pemasak kosong
o 15 : katup tangki pemasak ke mash tube membuka i 16 : suhu mash tube 65 o C
o 16 : katup mash tube ke fermentor membuka
i 17 : kultur Aspergillus 14 L
o 17 : katup fermentor ke penyaring membuka
i 18 : suhu > 62 o C o 18 : timer tangki pemasak aktif i 19 : suhu < 64 o C o 19 : timer mash tube aktif i 20 : sudah 10 menit
o 20 : timer fermentor aktif
i 21 : suhu 30 o C o 21 : lampu pertanda bahwa pemasukan tepung gaplek sudah bisa dilakukan  menyala i 22 : air 15,5 L
i 23 : asam mash tube sudah 20 mL
i 24 : pH > 4,5 i 25 : pH > 4,8
i 26 : basa mash tube sudah 20 mL
i 27 : ragi 14 L i 28 : suhu > 31 o C i 29 : suhu < 32 o C
i 30 : sudah 65 jam i 31 : fermentor kosong
doi: 10.14710/teknik.v41n2.24638               Copyright © 2020, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
Gambar 3 . Diagram JPST sistem otomasi proses fermentasi bioetanol (Joelianto & Dananjaya, 2008)

## 2.2 Representasi JPST dalam Program Ladder
Setelah  mengalami  validasi  dengan  menggunakan analisis  sifat-sifat  yang  dimiliki  JPST  untuk  menjamin keselamatan rancangan sistem kontrol tersebut, pengkodean algoritma JPST pada PLC siap dilakukan dengan membuat program ladder dan daftar instruksi berdasarkan JPST yang dimaksud. Place (tempat) yang tertandai akan memberikan nilai  Pi=benar  dan Place yang  tidak  tertandai  akan memberikan  nilai  Pi=salah.  Penyusunan  sebuah  Transisi terjadi  dengan  pemeriksaan  apakah  Transisi  tersebut  siap dan apakah kondisi pemicuan dipenuhi.
Tata cara penyusunan daftar instruksi dan program ladder berdasarkan JPST yang bersangkutan (Frey, 2000) adalah:
1. Pengkodean Transisi
Ti:  LD PP1 (* Ti: jika place awal PP1 tertandai *) AND PP2 (* jika place awal PP2 tertandai *) ………. ANDN Pp1 (* dan place tujuan Pp1 tidak tertandai *) ANDN Pp2 (* dan place tujuan Pp2 tidak tertandai *) ………. AND f(E) (* dan kondisi pemicuan terpenuhi)
2. Pengkodean Place Pi: LD Pi (* jika place Pi ditandai *) S Oi (* set Oi *) ………. R Oj (* dan reset Oj *) ………. LD Pj (* jika place Pj ditandai
Diketahui  terdapat  suatu  JPST  yang  memenuhi kriteria  keselamatan  ( safe) dan  memiliki  daya  hidup ( live ):
Berikut  merupakan  cara  lain  merepresentasikan pengkodean  PLC  bagi  contoh  kasus  di  atas  beserta komentar langkah-langkah yang terjadi.
T1: LD P1 (* T1: jika pre-place P1 ditandai *) ANDN P2 (* dan post-place P2 tidak tertandai *) AND i1 (* dan kondisi pemicuan dipenuhi *) ANDN i2 P2: R P1 (* kemudian hilangkan penandaan pre-place P1 *) S P2 (* dan tandai post-place P2 *)
LD P2 (* P2: jika place 2 tertandai *) R O1 (* reset O1*) S O2 (* reset O2*)

## 2.3 Penerapan pada PLC
Dari  algoritma  yang  telah  disusun  dalam  bentuk JPST  akan  dibuat  diagram  logika  ladder  ( Ladder  Logic Diagram ) untuk diterapkan menjadi program ladder ( ladder program ) pada PLC. Pembuatan program ladder dari JPST mengikuti aturan: (1) Tempat ( Place ), dimana setiap tempat diubah menjadi peubah Boolean yang akan bernilai logika 1 apabila tempat bertanda dan bernilai logika 0 apabila tempat tidak bertanda; (2) Transisi ( Transition ), dimana pengubahan transisi ke program ladder harus dapat memeriksa siap atau tidaknya  suatu  transisi  terpicu  dan  kondisi  pemicuannya. Pemicuan ini akan mengakibatkan tempat asal bernilai 0 dan tempat tujuan bernilai 1. Ini adalah mekanisme perpindahan penanda;  (3)  Masukan,  dimana  sinyal  masukan  dan kombinasinya  akan  mengaktifkan  transisi  sesuai  dengan kondisi yang telah ditentukan; (4) Keluaran, dimana keluaran yang  berhubungan  dengan  tempat  yang  sedang  bernilai  1 akan segera diaktifkan atau dimatikan sesuai dengan kondisi yang  telah  ditentukan;  (5)  Penembakan  ( Firing );  dimana proses  penembakan  akan  terjadi  jika  semua  tempat  asal bertanda,  semua  tempat  tujuan  tidak  bertanda,  dan  kondisi pemicuan terpenuhi.
Program  ladder  dibuat  menggunakan  perangkat lunak TwidoSoft V-3.2 yang digunakan untuk memprogram PLC Twido keluaran dari Schneider-Telemecanique. Setiap objek dalam JPST diwakili oleh sebuah alamat bit pengingat ( memory  bit ).  Daftar  alamat  bit  pengingat  dengan  tempat dan transisi diberikan pada Tabel 2.
Dari  pemetaan  bit  pengingat  tersebut,  program ladder  dari  JPST  sistem  otomasi  proses  fermentasi bioetanol  pada  Gambar  3  dibuat  dengan  menggunakan perangkat  lunak  TwidoSoft  V-3.2  untuk  menyatakan proses  penembakan  dan  keadaan  keluaran.  Program ladder yang dihasilkan diperlihatkan oleh Gambar 4.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Simulasi  proses  penembakan  dibuat  menggunakan perangkat  lunak Wonderware  InTouch  9.0 yang dihubungkan dengan PLC melalui perangkat lunak TOP Server yang  bertindak  sebagai open  process  control (OPC) melalui komunikasi serial RS-232/485 diperlihatkan oleh Gambar 5. Program ladder Gambar 4 yang  telah  disimpan  dalam  PLC  selanjutnya  dilakukan pengetesan dengan cara mengirimkan data “T”, “P” dan “O” pada Tabel 1 yang terdapat dalam “alamat” di PLC menjadi “ tag name ” setelah melewati TOP Server yang selanjutnya  ditampilkan  di human  machine  interface (HMI) dengan  menggunakan Wonderware  InTouch  9.0 . Selanjutnya, perubahan “T” dan “P” dapat disimulasikan melalui HMI dan pengaruhnya akan dikirimkan ke PLC
dengan  proses  terbalik  ( tag  name menjadi  alamat)  dan efeknya terhadap yang lain akan tampil kembali di HMI . Tampilan simulasi proses penembakan yang diujikan bisa  dilihat  pada HMI diperlihatkan  oleh  Gambar  6-9. Gambar  6  memperlihatkan  tampilan  kejadian  diskrit  yang terdapat  pada  tangki  pemasak.  Kejadian  diskrit  pada mash tube diperlihatkan pada Gambar 7. Gambar 8 memperlihatkan proses  yang terjadi  pada bagian  fermentor. Sedangkan  Gambar  9  memperlihatkan  kondisi  hidup  atau mati  dari  keluaran  proses  otomasi.  Pengujian  simulasi memperlihatkan bahwa otomasi proses, dalam bentuk urutan terpicu  “T”  dan  perpindahan  “P”  yang  dilakukan  oleh program  ladder  untuk  mengubah  keluaran  “O”  berjalan seperti  yang  sudah  dirancang  sesuai  dengan  kebutuhan operasi proses fermentasi bioetanol Gambar 2.
Tabel 2 . Alamat bit pengingat dalam PLC TWIDO yang digunakan untuk mewakili objek dalam JPST Transisi Alamat Tempat Alamat Keluaran Alamat T1 %M101 P1 %M1 O1 %M41 T2 %M102 P2 %M2 O2 %M42 T3 %M103 P3 %M3 O3 %M43 T4 %M104 P4 %M4 O4 %M44 T5 %M105 P5 %M5 O5 %M45 T6 %M106 P6 %M6 O6 %M46 T7 %M107 P7 %M7 O7 %M47 T8 %M108 P8 %M8 O8 %M48 T9 %M109 P9 %M9 O9 %M49 T10 %M110 P10 %M10 O10 %M50 T11 %M111 P11 %M11 O11 %M51 T12 %M112 P12 %M12 O12 %M52 T13 %M113 P13 %M13 O13 %M53 T14 %M114 P14 %M14 O14 %M54 T15 %M115 P15 %M15 O15 %M55 T16 %M116 P16 %M16 O16 %M56 T17 %M117 P17 %M17 O17 %M57 T18 %M118 P18 %M18 O18 %M58 T19 %M119 P19 %M19 O19 %M59 T20 %M120 P20 %M20 O20 %M60 T21 %M121 P21 %M21 O21 %M61 T22 %M122 P22 %M22 T23 %M123 P23 %M23 T24 %M124 P24 %M24 T25 %M125 P25 %M25 T26 %M126 P26 %M26 T27 %M127 P27 %M27 T28 %M128 P28 %M28 T29 %M129 P29 %M29 T30 %M130 P30 %M30 T31 %M131 P31 %M31 T32 %M132 P32 %M32 T33 %M133 T34 %M134 T35 %M135 T36 %M136 T37 %M137 T38 %M138
T39 %M139
doi: 10.14710/teknik.v41n2.24638               Copyright © 2020, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
doi: 10.14710/teknik.v41n2.24638               Copyright © 2020, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
Gambar 4 . Program ladder sistem otomasi proses fermentasi bioetanol
Gambar 5 . Koneksi PLC-OPC-HMI pada simulasi
Gambar 6 . Tampilan simulasi tangki pemasak
Gambar 7 . Tampilan simulasi mash tube
doi: 10.14710/teknik.v41n2.24638               Copyright © 2020, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
Gambar 8 . Tampilan simulasi fermentor
Gambar 9 . Tampilan kondisi keluaran

## 4. Kesimpulan
Pada makalah ini telah dibahas teknik pembuatan program  ladder  untuk  sistem  otomasi  proses  fermentasi curah  bioetanol  dari  bahan  baku  singkong.  Sistem otomasi yang dirancang didapatkan dengan menggunakan  metode analisis yang dikenal dengan Jala Petri Sinyal Terinterpretasi (JPST). Keunggulan  metode analisis  dengan  JPST  dibandingkan  dengan  metode implementasi  langsung  yang  cenderung  coba-coba adalah terdapatnya jaminan kinerja pada sistem otomasi. Oleh  karena  itu,  sistem  otomasi  berbasis  PLC  yang dihasilkan akan bekerja secara benar dan  terus  menerus sesuai dengan urutan proses yang berlaku.
Jaminan  kinerja  program  ladder  yang  dihasilkan mengikuti  hasil  analisis  invarian  yang  membuktikan bahwa diagram JPST yang dibangun  memenuhi  kriteria keterbatasan,  keselamatan  dan  daya  hidup.  Berdasarkan hasil  analisis  grafik  ketercapaian  membuktikan  bahwa JPST  yang  disusun  memenuhi  kriteria  bebas  konflik, terminasi  dan  keluaran  benar  secara  formal  dengan memenuhi kriteria yang ditentukan dan memiliki metrik transparansi 0,98 dari maksimal 1. Hal ini berarti bahwa diagram  logika  ladder  yang  dihasilkan  terdokumentasi dengan baik sehingga dapat diterapkan menjadi program ladder  yang  siap  diaplikasikan  dengan  menggunakan PLC.

## Ucapan Terima Kasih
Terima  kasih  disampaikan  kepada  Kelompok  Keahlian Instrumentasi dan Kontrol, Fakultas Teknologi Industri, Intitut  Teknologi  Bandung  atas  dana  penelitian  P3MI 2019 untuk mendanai penelitian ini.

## Daftar Pustaka
Ayten,  K.  K.,  &  Kurnaz,  O.  (2019).  Real-time Implementation of Image Based PLC Control for
a Robotic Platform. Balkan Journal of Electrical and Computer Engineering , 7(1), 64-71.
Baladhandabany,  D.,  Gowtham,  S.,  Kowsikkumar,  T., Gomathi,  P.,  &  Vijayasalini,  P.  (2015).  PLC based automatic liquid filling system. International  Journal  of  Computer  Science  and Mobile Computing , 4(3), 684-692.
Bargal,  N.,  Deshpande,  A.,  Kulkarni,  R.,  &  Moghe,  R. (2016).  PLC  based  object  sorting  automation. International  Research  Journal  of  Engineering Technology (IRJET) , 3(07).
Baygin, M., Yetis, H., Karakose, M., & Akin, E. (2016). An  effect  analysis  of  industry  4.0  to  higher education. In 2016 15th International Conference on  Information  Technology  Based  Higher Education  and  Training  (ITHET) (pp.  1-4). September, IEEE.
Darvas, D., Majzik, I., & Viñuela, E. B. (2016a). Formal verification of safety PLC based control software. In International  Conference  on  Integrated Formal  Methods (pp.  508-522).  June,  Springer, Cham.
Darvas,  D.,  Viñuela,  E.  B.,  &  Majzik,  I.  (2016b).  PLC code  generation  based  on  a  formal  specification language.  In 2016  IEEE  14th  International Conference  on  Industrial  Informatics  (INDIN) (pp. 389-396). July, IEEE.
Frey, G. (2000). Automatic Implementation of Petri Net based  Control  Algorithms  on  PLC.  In Proc.  The 2000 American Control Conference , 4 (pp. 2819- 2823). June, IEEE.
Frey,  G.,  &  Litz,  L.  (2000).  Transparency  analysis  of Petri  net  based  logic  controllers-a  measure  for software quality in automation. In Proc. the 2000 American  Control  Conference, 5  (pp.  3182- 3186). June, IEEE.
Frey,  G.,  &  Minas,  M.  (2001).  Internet-based development  of  logic  controllers  using  Signal

## TEKNIK, 41 (2), 2020, 162
doi: 10.14710/teknik.v41n2.24638               Copyright © 2020, TEKNIK, p-ISSN: 0852-1697, e-ISSN: 240-9919
Interpreted  Petri  Nets  and  IEC  61131.  In Proc. the  5th  World  Multi-Conference  on  Systemics, Cybernetics  and  Informatics  (SCI’01) (pp.  297- 302). July.
ISA,  A.  (2002). ISA  S88  Batch  Standard  A  General Overview . ISA Philadelphia Section 20 Feb. Joelianto,  E.  &  and  Loeis,  K.  (2006).  Application  in Control  of  Boiler  using  Signal  Interpreted  Petri Nets  (SIPN).  In Proc.  6th  Asian  Control Conference (pp. 858-863). July, Bali, Indonesia. Joelianto, E., & Dananjaya, A. (2008). Perancangan dan Analisis  Sistem  Otomasi  pada  Proses  Produksi Bioetanol  Menggunakan  Jala  Petri  Sinyal Terintepretasi (JPST). Gematek , 10(1), 45-60. Julius, R., Schürenberg, M., Schumacher, F., & Fay, A. (2017).  Transformation  of  GRAFCET  to  PLC code  including  hierarchical  structures. Control Engineering Practice , 64, 173-194.
Kumar, E. R., Jungral, S., Singh, T., Gupta, A., & Khan, T.  H.  (2016a).  Effluent  Treatment  Plant  Using PLC. International  Journal  of  Engineering Research and General Sciences , 4(2), 58-65. Kumar,  A.,  Abdelhadi,  A.,  &  Clancy,  C.  (2016b).  An online  delay  efficient  packet  scheduler  for  M2M traffic  in  industrial  automation.  In 2016  Annual IEEE  Systems  Conference  (SysCon) (pp.  1-6). April, IEEE.
Langmann, R., & Rojas-Peña, L. F. (2016, February). A PLC as an Industry 4.0 component. In 2016 13th International Conference on Remote Engineering and  Virtual  Instrumentation  (REV) (pp.  10-15). IEEE.
Leonardo, A., Joelianto, E., & Hadisupadmo, S. (2015). Perancangan  Safety  Shutdown  System  pada Kepala  Sumur  Minyak  dengan  Menggunakan Analisis  Pemodelan  Petrinet. Jurnal  Otomasi, Kontrol dan Instrumentasi , 7(1), 9-17.
Papcun,  P.,  Kajáti,  E.,  &  Koziorek,  J.  (2018).  Human Machine Interface in Concept of Industry 4.0. In 2018  World  Symposium  on  Digital  Intelligence
for Systems and Machines (DISA) (pp. 289-296). August , IEEE.
Patil,  P.,  Kakade,  S.,  Kantale,  S.,  &  Shinde,  D.  (2016).
Automation  in  hydroponic  system  using  PLC. International Journal of Scientific and Technical Advancements , 2(2), 69-71.
Petrusich,  J.,  &  Schwarz,  H.V.  (2017). Industry  4.0  for Process Safety: Handbook , San Bernardino,  CA: CreateSpace Independent Publishing Platform.
Shuler,  M.  L.,  Kargi,  F.,  &  DeLisa,  M.  (2017). Bioprocess  Engineering:  Basic  Concepts ,  vol. 576. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. Vieira, A. D., Santos, E. A. P., de Queiroz, M. H., Leal, A. B., de Paula Neto, A. D., & Cury, J. E. (2016). A method for PLC implementation of supervisory  control  of  discrete  event  systems. IEEE Transactions on Control Systems Technology , 25(1), 175-191. Wang,  J.  (1998). Timed  Petri  Nets:  Theory  and Application . Boston: Kluwer Academic Publishers.
Wanyama, T. (2018) A Practical Approach to Industrial Systems  Integration:  Industry  4.0  and  Industrial Internet of Things , Ed. 2. Wittenberg,  C.  (2016). Human-CPS  Interaction- requirements  and  human-machine  interaction methods for the Industry 4.0 . IFAC- PapersOnLine, 49(19), 420-425.
Zhou,  K.,  Liu,  T.,  &  Zhou,  L.  (2015).  Industry  4.0: Towards  future  industrial  opportunities  and challenges. In 2015 12th International Conference  on  Fuzzy  Systems  and  Knowledge Discovery  (FSKD) (pp.  2147-2152).  August, IEEE.
Zhu,  H.,  &  Qiu,  X.  (2017).  The  Application  of  PLC  in Sewage  Treatment. Journal  of  Water  Resource and Protection , 9(07), 841-850.