Jurnal Indonesia Sosial Teknologi: p–ISSN: 2723 - 6609 e-ISSN : 2745-5254 Vol. 2, No. 11 November 2021

## MONITORING DAN KENDALI KONVEYOR PENYORTIR BARANG BERDASARKAN WARNA RGB BERBASIS SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION
Idries Syach 1 , Yumna Salma Azzahra 2 , Sandra Rayhan Seftia 3 .
Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung, Indonesia 1,2,3
Email : idries.syach.tele419@polban.ac.id 1 , yumna.salma.tele418@polban.ac.id 2 , sandra.rayhan.tele420@polban.ac.id 3

## Abstrak
Robot  penyortir  barang  berdasarkan  warna  RGB  adalah  sebuah  implementasi monitoring dan kendali konveyor yang terdiri dari sebuah konveyor, lengan penyortir serta  sensor  pendeteksi  warna  objek  yang  dilengkapi  oleh  pengontrolan  berbasis SCADA  (Supervisory  Control  And  Data  Acquistion).  Pusat  pengontrolan  dalam perancangan  ini  diolah  oleh  mikrokontroler  Arduino  Mega  Pro  2560  dan  Sensor TCS3200 untuk mengubah warna menjadi frekuensi sebagai input. Sensor tersebut akan  mendeteksi  warna  objek  yang  akan  menjadi  input  Arduino  Mega  Pro  2560 kemudian memerintahkan motor servo untuk memilah warna yang telah terdeteksi. Kemudian  untuk  menggerakkan  konveyor  dibutuhkan  driver  motor  L298N  yang dihubungkan  dengan  Arduino  dan  mendapatkan  input  PWM  agar  dapat  diatur kecepatannya.  Untuk  dilakukan  proses  pemantauan  serta  pengendalian  jarak  jauh dapat menggunakan HMI yang berbasis SCADA sehingga keberjalanan plant dapat dipantau.  Terdapat  berbagai  fitur  yang  diaplikasikan  pada  HMI  seperti  sistem keamanan, pengaturan hak pengguna, penyimpanan data ke database serta alarm dan maintenance. Ketika sistem ini mengalami kerusakan, indicator alarm pada tampilan pada layer HMI akan menyala merah berkedip serta terdapat bunyi alarm peringatan untuk  memberitahu  pengguna  agar  plant  dapat  segera  diperbaiki.  Sehingga  proses penyortiran berbasis SCADA ini dapat bekerja dengan baik.
Kata kunci : RGB; SCADA; Arduino Mega Pro 2560; HMI; TCS3200.

## Abstract
The goods sorter robot based on RGB color is a conveyor monitoring and control implementation  consisting  of  a  conveyor,  sorting  arm  and  object  color  detection sensor  equipped  with  SCADA  (Supervisory  Control  And  Data  Acquistion)  based control. The control center in this design is processed by the Arduino Mega Pro 2560 microcontroller  and  the  TCS3200  sensor  to  change  color  into frequency  as  input. The sensor will detect the color of the object that will be input to the Arduino Mega Pro 2560 and then instruct the servo motor to sort out the detected colors. Then to drive the conveyor, an L298N motor driver is needed which is connected to Arduino and gets PWM input so that the speed can be adjusted. To carry out the monitoring and remote control process, you can use a SCADA-based HMI so that the operation of the plant can be monitored. There are various features that are applied to HMI such as security systems, user rights settings, data storage to databases as well as
alarms and maintenance. When this system is damaged, the alarm indicator on the display on the HMI layer will flash red flashing and there will be a warning alarm sound to notify the user so that the plant can be repaired immediately. So that this SCADA-based sorting process can work well.
Keyword: RGB; SCADA; Arduino Mega Pro 2560; HMI; TCS3200.

## Pendahuluan
Seiring  dengan  perkembangannya  teknologi  industri,  sudah  banyak  yang mengaplikasikan  sebuah  sistem  otomatisasi  menggunakan  mesin  robot  untuk meminimalisir  penggunaan  tenaga  kerja manusia.  Hal ini  dikarenakan  terdapat  banyak keuntungan  diantaranya  hanya  membutuhkan  waktu  yang  relatif  singkat,  akan mendapatkan  hasil  yang  akurat  karena  sudah  tidak  lagi  menggunakan  tenaga  kerja manusia  yang  memungkinkan  terdapat human  error ,  dan  perusahaan  tidak  perlu mengeluarkan terlalu banyak untuk membayar gaji pegawai yang bekerja pada industri tersebut ( Larasati , 2018).
Banyak proses pada industri yang dapat menggunakan sistem otomatisasi ini, salah satunya  adalah  pada  proses  penyortir  barang  berdasarkan  warna  RGB  menggunakan mikrokontroler  Arduino  mega  2560  yang  memiliki  tujuan  untuk  memisahkan  barang berdasarkan  warna  merah,  hijau,  dan  biru  ( Steveen ,  2018).  Proses  ini  menggunakan konveyor  untuk  memindahkan  barangnya  serta  motor  servo  sebagai  lengan  untuk menyortir  ke  tempat  yang  sudah  disediakan.  Dengan  demikian  proses  penyortiran  pun akan berlangsung secara efektif, efisien, dan akurat ( Rasyid , 2018).
Agar  proses  yang  dilakukan  oleh  robot  tersebut  berjalan  dengan  optimal,  maka diperlukan dengan adanya monitoring serta pengendalian yang dapat diakses lewat HMI ( Human Machine Interface ) oleh manusia ( Setianto , 2018). Dan dalam perancangan ini menggunakan  HMI  SCADA.  Sistem  ini  mencakup  transfer  data  antara  pusat  SCADA komputer host dan sejumlah Unit Terminal Jarak Jauh (RTU) dan/atau dapat Diprogram Logic Controllers (PLCs), dan host pusat dan terminal operator ( Rif’an , 2012). Sistem SCADA mengumpulkan informasi (seperti di mana kebocoran pada pipa  telah terjadi), transfer  informasi  kembali  ke  situs  pusat,  lalu  memberi  tahu  stasiun  asal  bahwa  ada kebocoran  terjadi,  melakukan  analisis  dan  pengendalian  yang  diperlukan,  seperti menentukan  apakah  kebocoran  itu  kritis,  dan  menampilkan  informasi  secara  logis  dan terorganisir.  Sistem  ini  dapat  relatif  sederhana,  seperti  yang  memantau  kondisi lingkungan  kecil  gedung  perkantoran,  atau  yang  sangat  kompleks,  seperti  sistem  yang memantau  semua  aktivitas  di  pembangkit  listrik  tenaga  nuklir atau  aktivitas  sistem  air kota ( Adams , 2004).
Pada  penelitian  oleh  ( Fikri,  Susana,  &  Nataliana ,  2014),  perancangan  sistem pengepakan  dan  penyortir  barang  menggunakan  PLC  sebagai  pusat  pengendali.  Dan dalam penelitian ini, menggunakan komponen pusat pengendali Arduino Mega Pro 2560 karena  memiliki  kemudahan  dalam  melakukan  perancangan  dan  pemrograman. Kemudian  dalam  pendeteksian  objek  yang  akan  disortir,  pada  penelitian  ( Pangestu, Ramdhani,  &  Nugraha ,  2016),  menggunakan  metode  image  processing  yang  dapat
mengekstrak gambar objek dengan menggunakan kamera sehingga objek tersebut dapat dikenali  oleh  komputer  dengan  tingkat  keberhasilan  sebesar  76%.  Sedangkan  untuk penelitian  ini  menggunakan  komponen  yang  cukup  sederhana  yakni  sensor  warna TCS3200 yang akan mendeteksi objek ( Sari, Handayani, Siregar, & Isnu , 2018). Memang sama  hal  nya  dari  penelitian  tersebut  dengan  penelitian  penulis  bawah  pendeteksian berdasarkan  warn  aini  sangat  dipengaruhi  oleh  kondisi  cahaya  sekitar,  maka  dari  itu sangat diperlukan proses kalibrasi.

## Metode Penelitian
A. Diagram Blok Sistem

## Gambar 1 Diagram blok sistem
Gambar  1  diatas  menunjukkan  diagram  blok  sistem  yang  menggambarkan hubungan antar bagian pada alat ini. Hasil pendeteksian objek oleh sensor warna TCS3200 akan menjadi input Arduino Mega Pro 2560 kemudian memerintahkan motor servo untuk memilah warna yang telah terdeteksi sebelumnya. Kemudian untuk menggerakkan konveyor dengan motor DC 12V dibutuhkan driver motor L298N yang disambung dengan Arduino dan mendapatkan input PWM agar dapat diatur kecepatannya ( Husni, N.  L., Rasyad,  S.,  Hasan, Y., &  Al Rasyid , 2019). Terdapat  sub  blok  HMI  SCADA  yang  berfungsi  sebagai  monitoring  dan pengendali  keseluruhan  sistem,  sehingga  memiliki  dua  arah  panah  yang berlawanan.

## B. Bagian Utama Sistem
a) HMI SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition ) HMI ( Human Machine Interface ) adalah suatu sistem yang menghubungkan antara mesin dengan pengguna sehingga pengguna dapat melakukan pengawasan maupun pengendalian mesin melewati HMI.
SCADA adalah singkatan dari Supervisory Control and Data Acquisition . Sistem SCADA digunakan untuk memantau dan mengendalikan pabrik atau peralatan di industri. Dalam sistem SCADA ini memiliki bagian-bagian yakni sebagai berikut :
1. Satu atau lebih perangkat antarmuka data lapangan, biasanya RTU, atau PLC, yang menghubungkan ke perangkat penginderaan lapangan dan switchbox kontrol lokal dan aktuator katup.
2. Sistem  komunikasi  yang  digunakan  untuk  mentransfer  data  antar  perangkat antarmuka  data  lapangan  dan  unit  kontrol  dan  komputer  di  host  pusat  SCADA. Sistemnya bisa radio, telepon, kabel, satelit, dll., atau kombinasi dari semuanya.
3. Server  atau  server  komputer  host  pusat  (kadang-kadang  disebut  SCADA  Center, master stasiun, atau Master Terminal Unit (MTU)
4. Kumpulan  perangkat  lunak  standar  dan/atau  kustom  [terkadang  disebut  Mesin Manusia  Perangkat  lunak  Interface  (HMI)  atau  perangkat  lunak  Man  Machine Interface (MMI)] sistem  yang digunakan untuk menyediakan host pusat SCADA dan aplikasi terminal operator, mendukung sistem komunikasi, dan memantau dan mengontrol antarmuka data lapangan yang terletak dari jarak jauh perangkat.
b) Arduino Mega Pro 2560

## Gambar 2 Board Arduino Mega Pro 2560
Papan  Mega  Pro  Embed  CH340G  /  ATmega2560  didasarkan  pada mikrokontroler  ATmega2560  dan  adaptor  USB-UART  CH340,  sehingga memungkinkan untuk menghubungkan mikrokontroler ke komputer melalui adaptor USB-UART CH340 Memiliki resonator kuarsa berkualitas tinggi 16 MHz.  Arus keluaran maksimum pada 5V adalah sekitar 800mA, sedangkan pada 3.3V sekitar 800mA. Papan dapat diberi daya langsung melalui konektor Micro USB, atau melalui kontak. Arduino Mega Pro 2560 ini didukung oleh software Arduino IDE untuk melakukan pemrograman, debugging, kompilasi program, dan proses download pada Arduino.
c) Sensor TCS3200
Gambar 3 Sensor TCS3200
TCS3200  merupakan  konverter  yang  diprogram  untuk  mengubah  warna menjadi  frekuensi  yang  tersusun  atas  konfigurasi  silicon  photodiode  dan konverter  arus  ke  frekuensi  dalam  IC  CMOS  monolithic  yang  tunggal. Keluaran dari sensor ini adalah gelombang kotak (duty cycle 50%) frekuensi yang  berbanding  lurus  dengan  intensitas  cahaya  (irradiance).  Di  dalam TCS3200, konverter mengubah warna ke ke frekuensi dengan cara membaca sebuah  array  8x8  photodioda,  dimana,  16  photodioda  mempunyai  penyaring warna biru, 16 photodioda mempunyai penyaring warna merah, 16 photodioda mempunyai  penyaring  warna  hijau  dan  16  photodioda  untuk  warna  terang tanpa penyaring.

## C. Perancangan Mekanik
Gambar 4 Desain mekanik tampak depan
Gambar 5 Desain mekanik tampak samping
Dalam  melakukan  perancangan  mekanik  seperti  pada  gambar  diatas, menggunakan bahan dasar kayu dan triplek sebagai bagian mekanik yang paling utama, dengan dimensi Panjang 60cm, lebar 13cm, dan tinggi 10cm.

## D. Perancangan Elektronik

## Gambar 6 Rangkaian elektronik
Berikut  adalah  perancangan  elektronik  yang  dibutuhkan.  Sesuai  dengan  pada gambar 1 diaram blok sistem terdapat sensor TCS3200  yang memberikan input kepada Arduino Mega Pro 2560 yang kemudian akan mengendalikan motor DC 12V melalui driver L298N serta tiga buah servo untuk menggerakkan lengan agar barang dapat disortir sesuai dengan warna merah / hijau / biru.
E. Perancangan Sistem SCADA Berikut merupakan state flow diagram yang dapat menggambarkan secara detail alur dari setiap keadaan bagian pada HMI yang dibuat untuk sistem SCADA yang diterapkan dalam pembuatan alat ini.
Gambar 7 State flow diagram keseluruhan sistem
Selanjutnya, dalam merancang sistem SCADA, diperlukan sebuah diagram yang dapat  menggambarkan  hubungan  antar  bagian-bagian  pada  komponen  yang menysunnya.  Berikut  digambarkan  berupa  loop  diagram  untuk  bagian  motor konveyor, penyortir barang oleh motor servo, dan pendeteksi warna oleh sensor warna TCS3200.
Gambar 8 Loop diagram motor konveyor
Gambar 9 Loop diagram penyortir

## Gambar 10 Loop diagram pendeteksi warna
Hasil dan Pembahasan
A. Realisasi Perancangan
a) Realisasi Mekanik
Gambar 11 Realisasi mekanik
Realisasi mekanik yang telah dibuat memiliki dimensi konveyor Panjang 60cm, lebar  20cm,  dan  tinggi  10cm.  Konveyor  tersebut  dilengkapi  dengan  tiga  buah motor  servo  yang  memiliki  jarak  masing-  masing  10cm  agar  saat  proses penyortiran barang tidak mengganggu bagian lainnya. Kemudian terdapat kotak kontrol berwarna putih yang berfungsi sebagai tempat integrasi antar komponen elektronik.

## b) Realisasi HMI

## Gambar 12 Realisasi HMI SCADA
Halaman HMI yang direalisasikan memiliki bagian-bagian sebagai berikut :
1. Display  diagram  perancangan  seperti  BFD  ( Blok  Flow  Diagram ),  PFD ( Process  Flow  Diagram ),  P&ID  ( Piping  &  Instrumentation  Diagram ), dan Loop Diagram.
2. Panel  kontrol.  Yang  terdiri  dari  tombol  mandatory,  tombol  untuk mengaktifkan motor DC 12V dan slider untuk mengatur kecepatan.
3. Tabel Ack Alarm. Tabel ini akan menunjukkan history daftar alarm yang sudah di Ack ketika alarm menyala.
4. Panel alarm dan maintenance. Terdapat indikator alarm serta maintenance agar operator dapat mengetahui keadaan alat dilapangan.
5. Trend dan summary  table .  Pada  bagian  ini  akan  menampilkan  grafik berupa perubahan kecepatan serta tabel keterangan.
6. Stanby login. Pada bagian ini berisikan akses untuk menginput data user serta password serta melakukan log-off maupun shutdown HMI.
7. Database.  Laman  ini  akan  terdapat  tombol  connect  dan  disconnect  ke database  yang  berfungsi  untuk  memasukkan  data  ke  database  maupun memutuskannya.
1 2 3 4 5 6 7 1 8 1 9
8. Navigasi. Pada bagian navigasi ini, akan terdapat beberapa tombol untuk menampilkan  beberapa  diagram  yang  akan  ditampilkan  seperti  pada bagian 1.
9. Keterangan  aktuator.  Untuk  bagian  keterangan  aktuator,  akan menampilkan berupa indikator aktuator yang digunakan yakni motor DC 12V untuk konveyor dan tiga buah motor servo untuk memilah barang.

## B. Analisa HMI SCADA
a) Keamanan

## Gambar 13 Halaman login
Pada  halaman  login  ini  digunakan  pengguna  untuk  masuk  ke  halaman selanjutnya  dan  dapat  mengakses  fitur-fitur  yang  ada  di  HMI  SCADA  ini seperti pada gambar 4.
b) Aturan pengguna
Terdapat  dua  pengguna  yang  dapat  masuk  kedalam  HMI  yakni  sebagai operator dan sebagai administrator. Masing-masing memiliki hak akses yang berbeda  sesuai  dengan  perancangan  yang  dilakukan  sebelumnya.  Berikut adalah perbedaan tampilan HMI untuk pengguna operator dan administrator.
Gambar 14 Halaman administrator

## Gambar 15 Halaman operator
Pada perbedaan gambar diatas, terdapat fitur-fitur yang tidak bisa hanya bisa diakses oleh administrator dan tidak bisa diakses oleh operator yakni tombol shutdown , tombol configure users , tombol database dan tombol loop diagram.
c) Database
Gambar 16 Tabel pada database
Pada gambar terlihat gambar tabel berisi data nomor, waktu pengambilan data, besar kecepatan dalam satuan rpm, dan hasil pembacaan sensor warna hasil pembacaan tersebut akan terekam dan masuk ke database yang terletak di file Microsoft Access.
d) Simulasi kerusakan dan maintenance
Berikut adalah tampilan pada layer  HMI  ketika mendeteksi kerusakan pada alat yakni motor DC di non-aktifkan sehingga HMI tidak mendapatkan sinyal pantul yang menandakan motor DC konveyor aktif, sehingga indikato alarm pada  HMI  akan  menyala  merah  berkedip  serta  terdapat  bunyi  alarm peringatan.  Hal  ini  akan  membuat  perhatian  pada  pengguna  agar  segera memberitahu agar dapat segera diperbaiki.
Gambar 17 Tampilan HMI ketika terdapat kerusakan
Kemudian gambar dibawah  ini menunjukkan tampilan halaman HMI ketika kondisi  plant  sedang  dilakukan  perbaikan  /  maintenance.  Sehingga  terdapat indikator  berwarna  oranye  sebagai  tanda  pemberitahuan  kepada  pengguna bahwa sedang ada perbaikan pada plant.

## Gambar 18 Tampilan halaman HMI ketika kondisi maintenance

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil perancangan alat penyortir barang berdasarkan warna berbasis SCADA ini dapat disimpulkan bahwa secara keseluruhan memiliki bagian input yakni sensor warna TCS3200, bagian pusat pengolahan yakni Arduino Mega Pro 2560, bagaian output yakni motor DC 12V untuk konveyor serta motor servo SG90 sebagai lengan untuk menyortir barang yang warnanya telah terdeteksi sesuai dengan warna merah, hijau dan biru.  Dilengkapi  dengan  HMI  SCADA  yang  akan  memonitoring  dan  mengendalikan kinerja plant sehingga dapat berjalan dengan baik. Hasil  yang didapatkan sudah sesuai dengan tujuan yakni kecepatan putaran konveyor dapat diatur oleh HMI dengan slider, kemudian benda yang terdeteksi oleh sensor warna akan dipilah oleh lengan dan seluruh data pada HMI akan masuk ke dalam database mulai dari waktu pengambilan data, besar kecepatan konveyor dalam rpm, dan data warna hasil dari pendeteksian.

## Bibliografi
Adams, T. (2004). Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) Systems . National Communications System.
Fikri,  Afrizal,  Susana,  Ratna,  &  Nataliana,  Decy.  (2014).  Monitoring  Model  Sistem Pengepakan dan Penyortiran Barang Berbasis SCADA. REKA ELKOMIKA , 2 (4).
Husni, N. L., Rasyad, S., Hasan, Y., & Al Rasyid, J. (2019). Pengaplikasian Sensor Warna Pada  Navigasi  Line  Tracking  Robot  Sampah  Berbasis  Mikrokontroler. Jurnal Ampere , 4 (2), 297–306.
Larasati, Sri. (2018). Manajemen Sumber Daya Manusia . Deepublish.
Pangestu,  Aradea  Putra,  Ramdhani,  Mohamad,  &  Nugraha,  Ramdhan.  (2016). Perancangan  Dan  Implementasi  Sistem  Kendali  Lengan  Robot  Penyortir  Barang Berdasarkan Warna. EProceedings of Engineering , 3 (3).
Rasyid,  Renhat  Baathinnur  Aliyazhim.  (2018). TA:  Rancang  Bangun  Lengan  Robot Pemilah Paket Barang Otomatis Berbasis Radio Frequency Identification (RFID) . Universitas Dinamika.
Rif’an, Muhammad. (2012). RANCANG BANGUN HMI SCADA DENGAN DELPHI . PT Lestari Kiranatama.
Sari,  Marlindia  Ike,  Handayani,  Rini,  Siregar,  Simon,  &  Isnu,  Bagus.  (2018).  Pemilah Benda Berdasarkan Warna Menggunakan Sensor Warna TCS3200 . TELKA-Jurnal Telekomunikasi, Elektronika, Komputasi Dan Kontrol , 4 (2), 85–90.
Setianto,  Ivan  Dharmawan.  (2018). Perancangan  Komunikasi  Dari  Sistem  Monitoring Pada Automation Sorting Line System . Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
STEVEEN,  BRYAN.  (2018). Aplikasi  Sistem  Monitoring  Pada  Rancang  Bangun Penyortir  Barang  Berwarna  Merah  Dan  Hijau  Dengan  HMI  Berbasis  PLC Schneider . undip.