ISSN(p): 2338-8323  | ISSN(e): 2459-9638
Januari 2023
Rancang Bangun Prototipe Sistem Kontrol Tangki Air Otomatis Sederhana untuk Aplikasi Mesin Pencuci Komponen Industri
SASFITRA DECKY AFRISTANTO 1 , BAMBANG DEWANDARU 2 , FAISAL SAMSURI 3 , JONI WELMAN SIMATUPANG 4 , RESMANA LIM 5
1,2,3,4 Study Program of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, President University
5 Study Program of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Petra Christian University e-mail:joniwsmtp@president.ac.id
Received 29 November 2022 | Revised 1 Januari 2023 | Accepted 6 Januari 2023

## ABSTRAK
Dalam industri manufaktur, salah satu persyaratan yang wajib dipenuhi sebelum barang  dikirim  ke  pelanggan  adalah  kebersihan  barang  sebelum  dibungkus. Metode yang paling banyak digunakan adalah dengan mencuci barang. Prototipe yang  mesin  pencuci  otomatis  yang  dibuat  pada  perancangan  menggunakan komponen  standar  industri  seperti  PLC,  HMI, proximity  sensor  untuk mengukur level  ketinggian  air,  katup  solenoida,  dan  juga  pompa  air.  Prototipe  tersebut kemudian  diuji  durabilitas  dan  stabilitasnya.  Uji  durabilitas  dilakukan  dengan pengoperasian  mesin  hingga  1400  cycle  tanpa  masalah,  sementara  untuk  uji stabilitas dilakukan dengan mengoperasikan mesin hingga 200 cycle tanpa fault yang  diakibatkan  oleh  sensor  LOW  yang  menandakan  kehabisan  air.  Setelah melewati  kriteria  uji  dengan  hasil  yang  sesuai  ekspektasi,  diharapkan  mesin  ini mampu  menjadi  alternatif  baru  untuk  mesin  pencuci  skala  industri  dengan beberapa pengembangan tambahan seperti diintegrasikan dengan IoT.
Kata  kunci :  PLC,  HMI,  sensor  proksimitas,  level  ketinggian  air,  durabilitas, stabilitas

## ABSTRACT
In the manufacturing industries, one of the mandatory requirements that should be fulfilled is the product's hygiene before packaging. The most commonly used method  is  to  wash  the  goods.  The  automatic  washer  prototype  constructed during  this  observation  uses  industry-standard  components  such  as  PLC,  HMI, proximity sensor for measuring the water level, solenoid valve, and water pump. The prototype then is examined for its durability and stability. The durability test is done by a 1400 cycles trial without any problem, while the stability test is done by a 200 cycles trial without a fault triggered by a LOW sensor that indicates the lack of water. After passing the test criteria as expected, the prototype should be able  to  be  a  new  alternative  for  industrial-scale  washer  machines,  surely  after some improvement such as being integrated with an IoT system.
Keyword : PLC, HMI, proximity sensor, water level, durability, stability

## 1. PENDAHULUAN
Mesin  dalam  dunia  industri  memiliki  peran  yang  sangat  krusial  dalam  menentukan kelancaran  suatu  proses  produksi.  Salah  satu  jenis  mesin  dalam  dunia  industri  khususnya manufaktur  adalah  mesin  pencuci  (Ing. washer).  Washer  memiliki  fungsi  untuk  mencuci komponen atau benda kerja setelah proses machining, ini diperlukan dikarenakan higienitas merupakan salah satu kriteria yang umum pada proses produksi, karenanya proses washing yang dilakukan oleh washer dibutuhkan agar menghasilkan benda kerja dalam kondisi bersih (Ardi  &  Nugraha,  2018) .  Beberapa  contoh  barang  yang  memerlukan  proses washing sebelum packaging  diantaranya  adalah  cylinder  head,  piston,  rear  arm,  cover  crank  case atau  bahkan  botol  kaca  yang  biasa  digunakan  sebagai  kemasan  makanan (UNIKON, 2018) .
Pada penggunaan secara umum, terdapat dua jenis washer, yaitu washer manual dan juga washer  otomatis. Washer manual hanya terbatas  pada  penggunaan pompa air  dan barang dibersihkan  secara  manual  oleh  operator,  sementara washer  otomatis  menggunakan serangkaian  sistem  kontrol  yang  memungkinkan  barang  dibersihkan  secara  otomatis  dan lebih efisien dari segi waktu dan tenaga (Dongxu, 2021) .
Saat  ini,  terdapat washer  otomatis  dengan  sistem  dua  tangki  dan  satu  water  level  control yang  terdapat  pada  salah  satu  tangki.  Bagan  kinerja washer  dengan  sistem  tersebut dijelaskan pada Gambar 1 sebagai berikut.

## Gambar 1. Washer dengan sistem dua tangki dan satu water level control
Pada  sistem  tersebut,  tangki  air  bersih  (tangki-2)  dilengkapi  dengan  pompa  yang mengalirkan air ke ruang cuci, air bekas penggunaan dari ruang cuci dialirkan ke tangki air kotor (tangki-1) untuk kemudian kotorannya diendapkan. Setelah tangki air kotor penuh, air akan mengalir kembali ke tangki air bersih tanpa bantuan pompa air, atau dengan kata lain mengalir secara alami melalui gaya gravitasi.
Berdasarkan kinerjanya, sistem tersebut dinilai masih kurang efisien dikarenakan kecepatan aliran  air  berdasarkan  gaya  gravitasi  sudah  pasti  tidak  mampu  mengimbangi  kecepatan aliran air yang dibantu oleh pompa. Akibatnya, akan terjadi ketidakseimbangan level air pada tangki air kotor dan tangki air bersih sehingga proses pencucian menjadi terhambat karena proses distribusi air yang tidak seimbang, air pada tangki air bersih akan lebih cepat habis
daripada tangki air kotor, dan tangki air bersih akan membutuhkan waktu yang cukup lama untuk terisi sampai penuh kembali.
Sehingga  untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut,  dirancang  suatu  sistem  prototipe  yang merupakan  penyempurnaan dari  sistem yang  sudah  ada, yaitu  berfokus  kepada durabilitas dan stabilitas sistem, yaitu sistem yang memiliki distribusi air yang baik dari tangki ke tangki sehingga  kontinuitas  sistem  tetap  terjaga,  yang  akan  berdampak  kepada  efisiensi  sistem yang sebelumnya dinilai semi otomatis, menjadi terotomasi secara penuh.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Pada  penelitian  kali  ini,  prototipe  sistem  kerja  kontrol  tangki  air  bersi  dan  tangki  air  kotor dirancang dan diimplementasikan untuk washer skala industri. Keunggulan dari sistem yang diajukan  adalah  imporvisasi  dari  kesetimbangan  distribusi  air  untuk  tiga  tangki  secara otomatis serta tangki kosong yang dapat terindikasi melalui alarm, dan juga digunakan tiga tangki yang masing-masing dilengkapi dengan  sistem  otomasi melalui  komponen proximity sensor,  pompa  air,  dan  katup  solenoida  sehingga  diharapkan  akan  membuat  sistem  lebih stabil  pada  saat  pendistribusian  air  untuk  setiap  tangki,  secara  ringkas  diilustrasikan  pada Gambar 2 sebagai berikut.
Gambar 2. Prototipe washer dengan sistem tiga tangki
Pada  Gambar  2  diilustrasikan  prototipe  sistem washer  dengan  sistem  tiga  tangki.  Setiap tangki dilengkapi dengan pompa, proximity sensor, dan juga solenoid valve. Tangki air kotor dan  tangki  air  bersih  merupakan  duplikasi  dari  sistem  sebelumnya,  namun  pada  bagian tangki air kotor dilengkapi dengan serangkaian instrumentasi sebagaimana tangki air bersih sehingga  dapat  mengimbangi pemakaian  air  bersih  agar  distribusi  air  dapat  terjaga  secara proporsional yang berdampak pada kestabilan sistem.
Selain  penambahan  sistem  instrumentasi  pada  tangki  air  kotor,  disediakan  tangki  ketiga untuk menjaga ketersediaan air, ini untuk mengantisipasi terjadinya kebocoran pada sistem seperti  kebocoran  pada  tangki  dan/atau  saluran  air,  air  yang  tumpah  pada  saat  proses washing,  atau  kemungkinan  lain  yang  dapat  mengurangi  ketersediaan  air.  Tangki  ketiga tersebut juga dilengkapi dengan serangkaian instrumentasi seperti proximity sensor, pompa, dan juga solenoid valve.
Sistem kontrol yang digunakan pada prototipe adalah Programmable Logic Controller (PLC) dan  juga Human  Machine  Interface  (HMI).  PLC  digunakan  untuk  mengatur  sistem  secara
sekuensial  melalui  program,  ia  mendapatkan  sinyal  yang  merepresentasikan  input  melalui sistem sensor seperti proximity sensor, untuk kemudian dilanjutkan ke bagian output melalui relay yang terhubung ke aktuator seperti solenoid valve, motor, dan juga pompa. Sementara itu,  HMI  digunakan  untuk  interaksi  pengguna  dengan  mesin  secara  lebih  praktis  yang disusun  dengan software  tertentu.  HMI  berisi  serangkaian  monitoring  dan  kontrol  melalui display berupa tombol perintah, input parameter, dan juga display angka dan status untuk memudahkan operator mengendalikan mesin selama proses berlangsung (Channi, 2019) .
Secara  umum,  komparasi  antara  sistem  yang  sudah  ada  dengan  prototipe  yang  diajukan pada penelitian disajikan pada Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Komparasi sistem tersedia dan prototipe
Parameter Sistem Tersedia Prototipe Sistem Kontrol PLC Omron PLC Omron Software CX-Programmer CX-Programmer Interface N/A HMI (Human Machine Interface) Sensor Water Level Control (WLC), Proximity Sensor Water Level Control (WLC), Proximity Sensor Aktuator Solenoid Valve Solenoid Valve Model Desain Double Tank, Semi-Automatic Triple Tank, Full-Automatic
Setelah  perancangan,  prototipe  akan  diuji  durabilitas  dan  stabilitasnya.  Kedua  hal  tersebut merupakan  persyaratan  krusial  berkaitan  dengan  kelayakan  suatu  mesin  atau  peralatan setelah pengujian sebelum suatu produk dapat dipasarkan pada skala industri (Akça, dkk, 2010)(Blomshield, dkk, 1997) .
Metode  yang  digunakan  untuk  menguji  durabilitas  adalah  dengan  menjalankan  alat  pada jumlah  siklus  tertentu.  Siklus  yang  dimaksud  merupakan  sekuensial  program  dari  awal instruksi  sampai  akhir  instruksi  untuk  kemudian  kembali  ke  awal.  Berdasarkan  spesifikasi yang diperoleh secara konsensus dari pengguna, standar minimal pengujian keandalan dari suatu  alat  sebelum  digunakan  untuk  proses  produksi  adalah  200  siklus  tanpa  jeda,  atau mesin  dioperasikan  sebanyak  200  kali  proses  tanpa  henti.  Artinya,  setelah  perancangan, washer akan dijalankan secara kontinyu sebanyak 200 kali putaran dan tidak diperbolehkan terjadi  galat  /  kesalahan  pada  saat berlangsung.  Apabila  pada  saat  uji durabilitas  tersebut terjadi kesalahan, maka mesin harus diperbaiki untuk selanjutnya dilakukan pengujian ulang sampai target uji tercapai.
Metode  yang  digunakan  untuk  menguji  stabilitas  adalah  memastikan  target  maksimal kesalahan  / error  sebesar  5%  dari  total  jumlah  pengoperasian.  Namun  demikian,  angka tersebut tidak menjadi standar baku dikarenakan setiap pengguna memiliki target tersendiri terhadap  mesin  yang  dirancang,  angka  tersebut  diambil  dari  rata-rata  pengguna  secara jamak. Untuk target pengoperasian disamakan dengan uji durabilitas, yaitu mengoperasikan mesin  sebanyak  200  kali  putaran,  namun  dengan  toleransi  yang  telah  disebutkan sebelumnya.

## 2.1 Spesifikasi Desain Mekanik
Secara umum, desain mekanis dari prototipe diilustrasikan pada Gambar 3 sebagai berikut.

## Gambar 3. Desain mekanik prototipe
Komponen-komponen  utama  dalam  prototipe  berdasarkan  desain  pada  Gambar  3  adalah water level control sebanyak 3 set termasuk dengan proximity sensor dan juga pelampung untuk mendeteksi ketinggian air, tangki sebanyak 3 buah untuk separasi air bersih, air kotor, dan  air  cadangan,  kontrol  panel  yang  berisi  perangkat  elektrik  dan  elektronik  seperti  PLC, HMI,  dan  perangkat  pendukungnya  seperti breaker,  relay,  contactor,  push  button,  pilot lamp,  dan  lain-lain.  Untuk  detail  pada  desain  mekanis  terkait  dimensi  diilustrasikan  pada Gambar 4 berikut, angka yang tertera adalah dalam satuan milimeter.

## Gambar 4. Dimensi desain mekanik

## 2.2 Programmable Logic Controller (PLC)
Programmable  Logic  Controller  (PLC)  merupakan  suatu  komputer  khusus  untuk  tujuan penggunaan  bersifat  industrial  yang  dibuat  lebih compact  dan  diadaptasi  untuk  sistem kendali  dan  proses  manufaktur  seperti  perakitan,  mesin-mesin  industri,  peralatan  robotik, atau  segala  aktivitas  yang  memerlukan  reliabilitas  yang  tinggi,  secara  relatif  mudah diprogram, dan juga diagnosa kesalahan pada saat operasional (Walker, dkk, 2010) .
Jenis-jenis PLC cukup beragam, mulai dari modular kecil yang memiliki hanya puluhan input dan  output,  sampai  modular  jenis rack-mounted  yang  dapat  dilebarkan  sampai  memiliki ribuan input dan output, ada juga PLC yang terhubung dengan PLC melalui jaringan ataupun komunikasi serial dan ada juga yang terhubung ke sistem SCADA. Gambar 5 merupakan PLC yang  digunakan  untuk  prototipe,  yaitu  PLC  Omron  CP1L-M40DR-A  yang  dilengkapi  dengan 24  input  dan  16  output  dengan  tegangan  24VDC  dan  beroperasi  pada  tegangan  220VDC (Tubbs, 2018) .

## Gambar 5. PLC Omron CP1L-M40DR-A
Bahasa yang umum digunakan untuk memprogram PLC adalah IEC61131-3 atau yang lebih dikenal  dengan  sebutan ladder  logic.  Sesuai  dengan  namanya,  ladder  logic  merupakan bahasa  pemrograman  yang  bersifat  grafis  yang  terdiri  dari  susunan  ‘anak  tangga’.  Setiap anak  tangga  (Ing. rung)  mewakili  satu  perintah  tertentu  yang  terdiri  dari  contact  sebagai input dan coil sebagai output. Selain contact dan coil, terdapat juga fungsi-fungsi lain seperti timer,  counter,  sequencer,  file  transfer,  dan  juga  math  operator  untuk  fungsi  yang  lebih canggih dan kompleks (IEC, 2003) .
Bahasa  pemrograman  IEC61131-3  atau ladder  logic  untuk  PLC  Omron  CP1L-M40DR-A diprogram  menggunakan software  CX-Programmer  v9.1,  software  tersebut  merupakan software  standar  yang  digunakan  untuk  memprogram  PLC  Omron (OMRON,  2022) .  CX- Programmer  v9.1  juga  dilengkapi  dengan  simulator  yang  memungkinkan  untuk  menguji program terlebih dahulu sebelum program di- download ke dalam PLC. Kemampuan simulasi ini sangat menguntungkan berkaitan dengan fail-safe sehingga karakteristik program dapat dievaluasi terlebih dahulu sebelum diaplikasikan secara nyata oleh PLC, dengan tujuan untuk menguji efektifitas program dan mengurangi kerusakan yang timbul akibat kesalahan pada program.

## 2.3 Human-Machine Interface (HMI)
Human-Machine  Interface  (HMI)  merupakan  antarmuka  pengguna  atau  dashboard  yang menghubungkan  pengguna  /  operator  kepada  suatu  mesin,  sistem,  atau  suatu  perangkat. Secara  teknis,  terminologi  HMI  dapat  disematkan  kepada  layar  yang  memungkinkan pengguna  untuk  berinteraksi  dengan  suatu  piranti,  namun  demikan  HMI  lebih  umum digunakan dalam konteks pada proses industri (Haryanto & Hidayat, 2012) .
Sebagaimana  telah  dijelaskan  sebelumnya,  HMI  terdiri  dari  serangkaian  sistem monitoring dan  kontrol  secara  digital  untuk  memantau  mesin  saat  menjalankan  suatu  aktivitas  atau proses.  Biasanya,  pada  HMI  terdapat  angka  yang  menunjukkan  proses  yang  sedang dikerjakan  dan  juga  total  antrian  proses,  tombol-tombol digital  dan  input  parameter  untuk memasukkan  angka  spesifik  dan  perintah  tertentu,  juga error  handling  yang  menunjukkan alarm  /  message  apabila  terdapat  kesalahan  pada  saat  mesin  dijalankan (Galina,  dkk, 2020) .

## Gambar 6. HMI Omron NB7W-TW01B
HMI yang ditampilkan pada layar disusun dengan menggunakan software CX-Designer v3.0, software  tersebut  juga  merupakan  software  standar  yang  dikeluarkan  oleh  Omron sebagaimana  CX-Programmer  v9.1  untuk  memprogram  PLC.  CX-Designer  juga  dilengkapi dengan simulator untuk mencoba sistem terlebih dahulu sebelum diaplikasikan pada HMI.

## 2.4 Perangkat Tambahan
Selain  perangkat-perangkat  yang  dijelaskan  secara  khusus  pada  subbab  sebelumnya, terdapat  perangkat-perangkat  tambahan  seperti  tangki  air, proximity  sensor  yang terintegrasi  pada water  level  control  (WLC),  solenoid  valve,  pompa  air,  pelampung,  pipa, buzzer, relay, pilot lamp, dan juga push button. Semua instrumen bagian input dan output PLC  bekerja  pada  tegangan  24VDC  yang  mana  perangkat-perangkat  tersebut  dibutuhkan untuk  melengkapi  fungsi-fungsi  yang  mendukung  keandalan  prototipe  pada  saat pengoperasian dan berlangsungnya proses (Rozaq & Rohman, 2019)(Aviv, dkk, 2016) . Setelah semua perangkat terintegrasi melalui wiring dan program, sistem akan diuji melalui pengujian  manual  untuk  memastikan  masing-masing  instrumen  bekerja  dengan  baik,  dan pengujian otomatis untuk memastikan sistem secara keseluruhan bekerja dengan baik.

## 2.5 Mekanisme Kerja
Mekanisme  kerja  prototipe  dijelaskan  melalui  diagram  blok  dan flowchart  pada  Gambar  7 dan Gambar 8 berturut-turut sebagai berikut.

## Gambar 7. Diagram blok prototipe
Berdasarkan diagram pada Gambar 7 tersebut, PLC memegang peran penting sebagai pusat kendali. Input pada sistem diberikan oleh push button yang terdapat pada panel kontrol dan
proximity  sensor  sebagai  indikator  ketinggian  air  pada  tangki-1,  tangki-2,  dan  tangki-3. Output yang digunakan pada sistem diantaranya adalah relay sebagai trigger untuk solenoid valve  dan pompa pada saat  bekerja, dan buzzer  untuk  alarm pada  saat sistem mengalami malfungsi  seperti  kehabisan  air.  Keseluruhan  dari  proses  akan  ditampilkan  dalam  HMI, disana kinerja dari masing-masing instrumen dapat dipantau.

## Gambar 8. Flowchart kinerja prototipe
Pada flowchart  dalam  Gambar  8  dijelaskan  mengenai  urutan  kerja  dari  prototipe  yang dibuat. Siklus diawali dengan aktivasi pompa ke-2, kinerja pompa ke-2 ini dibatasi oleh WLC ke-1. Pada saat pompa-2 bekerja dan mencapai level maksimal dari WLC ke-1 maka sistem akan tetap menyalakan pompa ke-1. Sebaliknya jika WLC ke-1 dalam posisi minimal, pompa ke-1 akan berhenti sembari menunggu pompa-2 terus bekerja. Ketika WLC ke-2 dalam posisi maksimal, pompa-2 akan terus bekerja. Pompa ke-2 hanya akan berhenti ketika WLC ke-2 pada  posisi  minimal.  Pada  saat  WLC  ke-2  dalam  kondisi  minimal,  pompa  ke-3  akan  mulai bekerja mengisi air pada tangki ke-2.

## 2.6 Pengujian Fungsi Mode Manual dan Otomatis
Komponen satu persatu diuji melalui input dari HMI sebanyak 10 kali pengujian pada mode manual.  Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengantisipasi  kerusakan  pada  masing-masing perangkat  sebelum  diuji  dengan  mode  otomatis  dengan  program  PLC,  sehingga  apabila terdapat error pada setiap perangkat yang diuji, dapat dilakukan perbaikan atau penggantian sehingga  sistem  dapat  berjalan  normal.  Pengujian  komponen  secara  manual  hanya  pada bagian pompa yang memiliki fungsi yang paling krusial diantara semua instrumen, dan juga buzzer sebagai indikator apabila terjadi error pada pompa. Namun demikian, solenoid valve dan juga proximity sensor juga tetap diamati dan dievaluasi apabila terdapat kesalahan pada saat pengoperasian.
Setelah melalui pengujian pada mode manual dan semua komponen tidak memiliki kendala, maka pengujian berlanjut pada mode otomatis. Mode ini mengimplementasikan program PLC yang sudah terintegrasi dengan semua perangkat, baik input maupun output dan juga HMI
sebagai  media  kontrol  dan monitoring  antara  operator  dengan  mesin.  Pengujian  melalui mode otomatis dijelaskan pada Gambar 9 berikut.

## Gambar 9. Siklus dalam program prototipe
Berdasarkan Gambar  9,  pada pengujian  mode  otomatis  ini  dilakukan  beberapa  siklus  kerja untuk  prototipe.  Satu  siklus  kerja  prototipe  adalah  ketika  sistem  dinyalakan  (ON),  maka pompa ke-1 akan dihidupkan selama T1 detik ditambah dengan pompa ke-2 selama T1 detik ditambah delay  timer  selama  T2  detik.  Kecepatan  siklus  yang  dihasilkan  oleh  prototipe bergantung pada berapa lama waktu yang di- set dalam program saat menentukan nilai T1 dan T2.
Pada  prototipe  dibuat  program  dalam  satu  siklus  adalah  28  detik.  Nilai  28  detik  tersebut adalah  waktu  rata-rata  yang  digunakan  umumnya  digunakan  untuk  melakukan  proses pencucikan barang pada washer. Sehingga prototipe disimulasikan menyerupai kondisi aktual yang  sudah  ada.  Rinciannya  adalah  pompa  ke-1  bekerja  selama  10  detik,  pompa  ke-2 bekerja selama 10 detik, dan delay timer sebelum perpindahan dari siklus satu ke siklus dua adalah 8 detik untuk menyesuaikan dengan barang yang masuk dan dicuci di dalam washer.

## 2.7 Pengujian Keandalan dan Kestabilan
Pada  prototipe  ini  dilakukan  pengujian  sebanyak  1400 cycle  test  untuk  memperkuat  hasil pengujian. 1400 cycle test tersebut terbagi ke dalam beberapa segmen, yaitu 800 cycle test untuk mensimulasikan long durability sebagai tahap pertama, 600 cycle test yang terbagi ke dalam tiga tahap, yaitu tahap kedua, ketiga, dan keempat. 1400 cycle test itu juga dikatakan berhasil  apabila  tidak  terdapat fault  pada  setiap  siklus.  Kriteria  yang  diuji  pada  keandalan sistem diantaranya adalah pompa yang berfungsi dengan baik, suhu stabil tidak melampaui 50 o C, counter pada HMI yang menghitung secara benar, dan buzzer yang berbunyi apabila terdapat fault.
Sementara itu untuk pengujian kestabilan, prototipe dinyatakan stabil jika nilai fault / error yang  muncul  pada  saat  berada  dalam  mode  otomatis  tidak  lebih  dari  5%  dari  total cycle, atau untuk setiap pengujian 200 cycle test, tidak boleh terjadi error lebih dari 10 kali. Kriteria fault  yang  diuji  adalah  kondisi  seimbang  dari  masing-masing  tangki,  terutama  tangki  ke-1 dan tangki ke-2, dengan indikator error adalah LOW level pada masing-masing tangki. Ketika tangki berada pada LOW level, maka dicatat sebagai error sebesar satu kali. Total pengujian adalah  600 cycle  test  yang  dibagi  pada  tiga  tahap,  dengan  200  cycle  test  per  segmen pengujian.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Hasil Pengujian Fungsional Mode Manual dan Otomatis
Hasil  pengujian mode manual disajikan  pada Tabel  2.  Hasil  pengujian menunjukkan setiap perangkat terhubung secara benar pada perspektif wiring ke input dan output PLC, sehingga sistem siap untuk diuji secara otomatis.
Tabel 2. Hasil pengujian komponen pada mode manual
Pengujian ke- Komponen bekerja normal (Ya/Tidak) Pompa- 1 Pompa- 2 Pompa- 3 Buzzer 1 Ya Ya Ya Ya 2 Ya Ya Ya Ya 3 Ya Ya Ya Ya 4 Ya Ya Ya Ya 5 Ya Ya Ya Ya 6 Ya Ya Ya Ya 7 Ya Ya Ya Ya 8 Ya Ya Ya Ya 9 Ya Ya Ya Ya 10 Ya Ya Ya Ya
Sementara itu, hasil dari pengujian mode otomatis ditunjukkan pada Tabel 3 berikut.
Tabel 3. Hasil pengujian komponen pada mode otomatis
Pengujian ke- Komponen bekerja normal (Ya/Tidak) Pompa-1  Pompa-2 Timer Buzzer 1 Ya Ya Ya Ya 2 Ya Ya Ya Ya 3 Ya Ya Ya Ya 4 Ya Ya Ya Ya 5 Ya Ya Ya Ya 6 Ya Ya Ya Ya 7 Ya Ya Ya Ya 8 Ya Ya Ya Ya 9 Ya Ya Ya Ya 10 Ya Ya Ya Ya
Berdasarkan  hasil  pengujian  mode  otomatis,  sistem  berfungsi  tanpa  kendala  dan  berhasil mencapai  10  siklus  tanpa error.  Parameter uji yang  digunakan  sedikit berbeda  pada mode manual,  yaitu  pompa  ke-3  untuk  tangki  cadangan  air  tidak  dimasukkan.  Ini  dikarenakan pada pengoperasian, pompa ke-3 hanya digunakan untuk keadaan darurat yaitu ketika air di tangki ke-2 habis, dan tidak akan bekerja dalam frekuensi yang intens sebagaimana pompa ke-1  dan  pompa  ke-2. Timer  merupakan  bagian  krusial  dari  mode  otomatis,  karena  input dari timer  menggantikan  input  manual  dan  menentukan  ritme  sekuensial  yang  dikerjakan oleh program, sehingga fungsi timer menjadi salah satu parameter yang penting untuk diuji (Yuhendri, 2018) . Hasil tersebut juga diperoleh dikarenakan program PLC yang memenuhi algortima  yang  direncanakan  bersesuaian  dengan  instrumen  yang  dirakit  pada  sistem, sehingga kinerja sistem menjadi optimal dan terintegrasi satu sama lain.

## 3.2 Hasil Pengujian Keandalan
Secara  umum,  pengujian  keandalan  menunjukkan  hasil  yang  sangat  baik.  Untuk long durability  test  yang  dilakukan  sebanyak  800  cycle  test  tanpa  henti,  total  waktu  yang ditempuh  adalah  selama  6  jam  22  menit  23  detik.  Selama  waktu  tersebut,  tidak  terdapat satupun error yang muncul pada prototipe.
Long  durability  test  yang  dilakukan  juga  mampu  memenuhi  kriteria  yang  ditetapkan  pada pengujian,  yaitu pompa yang  bekerja  terus  menerus  dan  tidak  mengalami  beban  berlebih, mesin beroperasi pada suhu stabil, dan juga counter yang menghitung secara benar. Hasil pengujian disajikan pada Tabel 4 berikut.
Tabel 4. Data hasil pengujian long durability Data Pengujian 1 Jan 2022 Long Durability Test Jam  Menit  Detik  Fungsi Action Counter Time CT Activity Preparation Auto 15 13 2 Auto Cycle End 785 15:13:02 0:01:11 15 14 13 Auto Cycle End 786 15:14:13 0:00:26 0:00:26 15 14 39 Auto Cycle End 787 15:14:39 0:00:27 0:00:27 15 15 6 Auto Cycle End 788 15:15:06 0:00:26 0:00:26 15 15 32 Auto Cycle End 789 15:15:32 0:00:27 0:00:27 15 15 59 Auto Cycle End 790 15:15:59 0:00:33 0:00:33 15 16 32 Auto Cycle End 791 15:16:32 0:00:28 0:00:28 15 17 0 Auto Cycle End 792 15:17:00 0:00:36 0:00:36 15 17 36 Auto Cycle End 793 15:17:36 0:00:39 0:00:39 15 18 15 Auto Cycle End 794 15:18:15 0:00:27 0:00:27 15 18 42 Auto Cycle End 795 15:18:42 0:01:14 15 19 56 Auto Cycle End 796 15:19:56 0:00:26 0:00:26 15 20 22 Auto Cycle End 797 15:20:22 0:00:27 0:00:27 15 20 49 Auto Cycle End 798 15:20:49 0:00:31 0:00:31 15 21 20 Auto Cycle End 799 15:21:20 0:00:42 0:00:42 15 22 2 Auto Cycle End 800 15:22:02 0:00:26 0:00:26 16 7 16 Manual 16:07:16 0:00:17 0:00:17 16 7 33 Manual 16:07:33 Total Time 6:22:23
Apabila  diperhatikan,  terdapat  perbedaan  waktu  yang  cukup  signifikan  pada  waktu-waktu tertentu,  diantaranya  adalah  pengujian  ke  785  dan  juga  pengujian  ke  795,  atau  setiap  10 kali  pengujian,  ini  dikarenakan  pada  saat long  durability  test,  tetap  terjadi ketidakseimbangan distribusi air sehingga dibutuhkan waktu ekstra untuk mengisi tangki ke posisi  semula,  mengingat  ketika  dilakukan  tes  secara  marathon,  sudah  pasti  terjadi kebocoran sistem pada saat perpindahan air, seperti misalnya tumpah pada saat berpindah, atau air yang menempel di benda kerja menyebabkan volume air berkurang terus menerus. Karenanya,  pompa  ke-3  berperan  sebagai  pengangkut  cadangan  air  dari  tangki  ke-3  dan berhasil  menekan  jeda  waktu  secara  signifikan  dibandingkan  dengan  sistem  yang memanfaatkan gaya natural untuk perpindahan air, yaitu hanya selama 46 detik delay yang dibutuhkan untuk mengembalikan volume air ke posisi semula.
Setelah  melalui long  durability  test,  tes  yang  selanjutnya  adalah  tes  keandalan  sesuai standar,  yaitu  pengujian  dengan  200 cycle  test  tanpa  jeda.  Namun  demikian  untuk menguatkan  hasil  pengujian,  dilakukan  600 cycle  test  yang  terbagi  pada  tiga  tahap,  yaitu tahap  kedua,  tahap  ketiga,  dan  tahap  keempat  dihitung  dari long  durabilitiy  test  sebagai tahap pertama.
Tahap kedua membutuhkan waktu selama 1 jam 40 menit 22 detik, tahap ketiga selama 1 jam 36 menit 8 detik, dan tahap keempat selama 1 jam 43 menit 22 detik. Sehingga, total pengujian  ketahanan  memerlukan  waktu  total  sebanyak  4  jam  59  menit  52  detik,  atau sekitar 5 jam apabila dilakukan pembulatan, akan tetapi karena dilakukan bertahap, kinerja mesin dijeda pada setiap 200 cycle test sekitar 15 sampai 30 menit.
Contoh hasil pengujian untuk setiap 200 cycle test disajikan pada Tabel 5 berikut.
Tabel 5. Contoh data hasil pengujian keandalan pada tahap ke-2 Data Pengujian Durability Test Data (09-Jan) Fungsi Action Counter Time CT Activity Manual Auto Fault Emergency Auto Cycle End 185 12:04:45 0:00:27 0:00:27 Auto Cycle End 186 12:05:12 0:00:26 0:00:26 Auto Cycle End 187 12:05:38 0:00:27 0:00:27 Auto Cycle End 188 12:06:05 0:00:26 0:00:26 Auto Cycle End 189 12:06:31 0:00:27 0:00:27 Auto Cycle End 190 12:06:58 0:00:26 0:00:26 Auto Cycle End 191 12:07:24 0:00:27 0:00:27 Auto Cycle End 192 12:07:51 0:00:26 0:00:26 Auto Cycle End 193 12:08:17 0:00:27 0:00:27 Auto Cycle End 194 12:08:44 0:00:26 0:00:26 Auto Cycle End 195 12:09:10 0:00:27 0:00:27 Auto Cycle End 196 12:09:37 0:00:26 0:00:26 Auto Cycle End 197 12:10:30 0:00:27 0:00:27 Auto Cycle End 198 12:10:30 0:00:26 0:00:26 Auto Cycle End 199 12:10:56 0:00:27 0:00:27 Auto Cycle End 200 12:11:23 0:00:26 0:00:26 Auto Interrupt 12:18:33 0:01:29 0:01:29 12:20:20 Summary 1:36:08 0:00:00 0:04:41
Berdasarkan tabel di atas, rata-rata waktu yang dibutuhkan berkisar antara 26 s/d 27 detik untuk  setiap  siklus  yang  dikerjakan,  dan  tidak  terdapat delay  sebagaimana  pada  saat pengujian long  durability.  Apabila  siklus  telah  mencapai  yang  ke-200,  siklus  selanjutnya dihentikan  dengan  menekan  tombol emergency.  Tidak terdapat  fault pada  saat  pengujian, maka jumlah waktu untuk fault adalah sebesar 0 jam 0 menit 0 detik.

## 3.3 Pengujian Kestabilan
Berdasarkan  hasil  dari  pengujian  kestabilan  melalui  200 cycle  test  sebanyak  3  tahap.  Dari ketiga  tahap  tersebut,  tidak  terdapat fault  yang  diakibatkan  oleh  distribusi  air  yang  tidak merata, sehingga mesin dapat bekerja tanpa gangguan yang disebabkan oleh kurangnya air pada  tangki  air  bersih.  Ini  dikarenakan  tangki  air  bersih  selalu  terjaga  ketersediaannya disebabkan  oleh  pompa  ke-1  yang  mampu  mengimbangi  kinerja  pompa  ke-2,  sehingga sirkulasi air tetap terjaga dengan baik, bahkan ketersediaan air di pompa ke-2 juga ditopang oleh air cadangan yang tersedia di tangki ke-3 apabila sewaktu-waktu air benar-benar habis dipakai dari pompa ke-1 dan pompa ke-2.
Contoh hasil pengujian kestabilan disajikan pada Tabel 6 sebagai berikut.

## Tabel 6. Contoh data hasil pengujian keandalan pada tahap ke-2
Stability Test Data (09-Jan) Counter Time CT Activity Manual Auto Fault  Emergency 185 12:04:45 0:00:27 0:00:27 186 12:05:12 0:00:26 0:00:26 187 12:05:38 0:00:27 0:00:27 188 12:06:05 0:00:26 0:00:26 189 12:06:31 0:00:27 0:00:27 190 12:06:58 0:00:26 0:00:26 191 12:07:24 0:00:27 0:00:27 192 12:07:51 0:00:26 0:00:26 193 12:08:17 0:00:27 0:00:27 194 12:08:44 0:00:26 0:00:26 195 12:09:10 0:00:27 0:00:27 196 12:09:37 0:00:26 0:00:26 197 12:10:30 0:00:27 0:00:27 198 12:10:30 0:00:26 0:00:26 199 12:10:56 0:00:27 0:00:27 200 12:11:23 0:00:26 0:00:26 12:18:33 0:01:29 0:01:29 12:20:20 Summary 1:36:08 0:00: 00 0:04:41 Running Time (hours) 1:40:49 Running Time (minutes) 427 Counter 200 Fault 0
Data  pada  tabel  tersebut  diambil  dari  tabel  pengujian  keandalan,  karena  pengujian keandalan  dan  kestabilan  dapat  dilakukan  secara  simultan,  namun  dengan  kriteria  yang berbeda  sebagaimana  disebutkan  sebelumnya.  Akan  tetapi  dilakukan  juga  pengujian kestabilan  secara  khusus  untuk  memperkuat  hasil  pengujian  dengan  melakukan  pengujian lanjutan di tahap ke-4 s/d ke-6. Salah satu contohnya dari hasil pengujiannya disajikan pada grafik yang diilustrasikan pada Gambar 10 berikut.
Gambar 10. Contoh data hasil pengujian kestabilan tahap ke-4
Berdasarkan  data-data  tersebut,  sistem  beroperasi  dengan  cukup  stabil  dikarenakan  tidak terjadi fault  yang  diakibatkan  oleh  sensor  LOW  karena  ketersediaan  air  yang  menipis. Sehingga  dapat  disebutkan  bahwa  kinerja  pompa  tambahan  cukup  efektif  untuk  menjaga ketersediaan air tetap seimbang antara tangki air bersih dengan tangki air kotor.

## 3.4 Analisis Lanjutan
Berdasarkan  serangkaian  pengujian  yang  diterapkan  pada  prototipe,  terdapat  beberapa kendala  baru  yang  dihasilkan,  dantaranya  adalah  air  yang  ditarik  dari  tangki  air  kotor  ke tangki  air  bersih  dengan  bantuan  peralatan  mekanis  memiliki  perbandingan  tersendiri dengan perpindahan air secara alami melalui gaya gravitasi, diantaranya adalah kotoran di pompa air kotor yang belum sempat mengendap karena ketika air kotor ditampung di tangki, pompa  akan  segera  memindahkan  air  tersebut  ke  tangki  air  bersih  sebelum  kotorannya benar-benar mengendap. Keadaan tersebut akan menyebabkan kualitas pembersihan barang menurun dikarenakan air bersih yang terkontaminasi oleh air kotor yang dipindahkan secara cepat.  Karenanya  untuk  meminimalisir  kontaminasi,  dapat  dipasang filter  di  bagian  inlet pompa ke-1 sehingga kualitas air bersih tidak menurun secara drastis.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengujian  dan  analisis  yang  dilakukan,  prototipe washer  yang  dirancang pada penelitian mampu memperbaiki keandalan dan kestabilan dari sistem yang sudah ada, ini  dibuktikan dengan  distribusi  air dari tangki  ke  tangki yang merata  setelah penambahan fitur seperti tangki tambahan untuk cadangan air, dan juga pompa air pada bagian tangki air kotor untuk dikembalikan ke tangki air bersih. Prototipe yang dirancang mampu memenuhi kriteria lulus uji setelah melewati serangkaian pengujian durabilitas dan stabilitas, diantarnya adalah  mesin  mampu  menyelesaikan  1400 cycle  test  tanpa  kendala  terkait  dengan ketahanan seperti pompa yang panas dan pelemahan fungsi pompa sehingga tidak mampu lagi  untuk  memindahkan  air,  selain  itu  mesin  juga  cukup  stabil  karena  mampu  melewati 1200 cycle  test yang disegmentasi menjadi  6 tahap,  yang mana  ke-6 tahap  tersebut tetap dapat  diselesaikan  dengan  tanpa  kendala  / fault  yang  menjadi  kriteria  kestabilan,  yaitu sensor LOW yang menyebabkan pompa berhenti bekerja karena kehabisan air. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa  mesin cukup andal  dan stabil untuk  dioperasikan pada  skala industri. Namun demikian, dapat dilakukan beberapa pengembangan dan penambahan fitur lanjutan  pada prototipe  untuk  memaksimalkan  kinerja, salah satunya  adalah diintegrasikan dengan sistem IoT  untuk penggunaan  skala besar  dibantu dengan  sistem monitoring yang canggih seperti SCADA.

## DAFTAR RUJUKAN
Ardi, S. & Nugraha, Z.A. (2018). Design Control System of Washing Oil Pan Machine Based on  PLC  in  the  Automotive  Manufacturing  Industry. International  Conference  on Electrical Engineering and Informatics (ICELTICs).
UNIKON (2018). UNIKON Reseller Training. UNIKON® Industrial Washers & Dryers, 5–6.
Dongxu, J. (2021). Control Design of Automatic Intelligent Car Washing Machine Based on PLC. 2021  10 th International  Conference  on  Applied  Science,  Engineering  and
Technology (ICASET 2021), (pp. 36-37).
Channi, H. K. (2019). Human Machine Interface. LAP Germany. ISBN: 978-620-0-47941-9
Akça,  S.,  Demir,  S.  Pennington,  I.,  &  Ataman,  O.  (2010).  Engine  Durability  Test  Cycle  for Heavy-Duty  Engines. ASME  2010  10 th Biennial  Conference  on  Engineering  Systems Design and Analysis. doi:10.1115/ESDA2010-25174
Blomshield, F., Beckstead, M., Crump, J. E., & Mathes, H. B. (1997). Stability Testing of Full-
Scale  Tactical  Motors. Journal  of  Propulsion  and  Power,  13(3),  350–351. doi:10.2514/2.5191
Walker,  M.,  Bissell,  C., &  Monk,  J.  (2010). The PLC: A Logical  Development. Measurement and  Control  –London–  Institute  of  Measurement  and  Control,  43(9),  2–3.
doi:10.1177/002029401004300904
Tubbs,  S.  P.  (2018).  Programmable  Logic  Controller  (PLC)  Tutorial,  Siemens  Simatic  S7-
1200. Publicis MCD Werbeagentur GmbH.
IEC (2003). International Standard IEC 61131-3. International Electrotechnical Commission,
1(2), 9–10.
OMRON (2019). SYSMAC CX-Programmer ver. 9._ Operation Manual. OMRON Corporation.
Haryanto,  H.,  &  Hidayat,  S.  (2016).  Perancangan  HMI  (Human-Machine  Interface)  Untuk
Pengendalian  Kecepatan  Motor  DC. Setrum  (Sistem  Kendali-Tenaga-Elektronika- Telekomunikasi-Komputer), 1(2), 59–60. doi:10.36055/setrum.v1i2.476
Galina, M., Ramadhani, M. W., & Simatupang, J. W. (2019). Prototype of Postpaid Electricity
and Water Usage Monitoring System. 2019  International  Conference  on Sustainable Engineering and Creative Computing (ICSECC), (pp. 304–305).
doi:10.1109/ICSECC.2019.8907095
Rozaq, A., & Rohman, M. N. (2019). Analisa Penggunaan Sensor Proximity LJC 18 A3-B-Z/Bx
Sebagai  Salah  Satu  Sensor  Prototype  Cuci  Mobil  Otomatis. Indonesian  Journal  of Technology, Informatics and Science Universitas Muria Kudus, 1(1), 14–15.
Aviv, S., Wirdayanti, A., Budianingsih, E., Firmani, A. K., & Suhardi, B. (2016). Water Level Control  System  Otomatis  Sederhana  Pada  Tandon  Air  di  Kawasan  Perumahan.
Performa Universitas Negeri Sebelas Maret Surakarta, 15(2), 130–136.
Yuhendri,  D.  (2018).  Penggunaan  PLC  Sebagai  Pengontrol  Peralatan  Building  Automatis.
Jurnal Online Universitas Islam Sumatera Utara, 3(3), 124–125. ISSN: 2598 – 1099