## Pemograman Sistem Pada Mesin Filling Bottle PLC Dengan Menggunakan Penggerak Pneumatik Dan Intelegensi Sensor
Andre Dwi Sevtian 1* , Fadli A. Kurniawan 2 , Yulfitra 3 , Muhammad Arifin 4 Email: andredundun3@gmail.com 1*,2,3,4 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik dan Komputer , Universitas Harapan Medan

## ABSTRAK
Otomasi  adalah  penggunaan  sistem  kontrol  dan  teknologi  informasi  untuk  mengurangi  interaksi manusia  dalam  proses  produksi  barang  serta  jasa.  Penelitian  ini  ditujukan  untuk  mempermudah  dan membantu  bagi  penggiat  usaha  yang  berskala  UMKM  dalam  proses  produksinya,  yaitu  dengan merancang sistem otomasi dengan penggunaan PLC sebagai pengendali utama dari sistem pada proses pengisian dan penguncian tutup botol, dengan harga yang terjangkau bagi seluruh penggiat usaha yang berskala kecil. Pada proses pemrograman menggunakan metode gerbang logika yang dijadikan sebuah dasar dalam pembentukan sistem elektronika digital yang berfungsi untuk mengubah beberapa input menjadi sebuah  sinyal output logis. Pemrograman PLC menggunakan Ladder Diagram dimana pada diagram  tangga  disinilah    seluruh  perintah  yang  akan  dibuat  di  rancang,  kemudian  diagram  tangga tersebut selanjutnya akan dikirim melalui kabel USB untuk ditanam di dalam hardware outseal PLC secara  permanen.  Pada  ladder  diagram  juga  terdapat  beberapa  jenis  perintah  yang  paling  sering digunakan dalam pemrograman seperti  perintah TON (Time On Delay) yang fungsinya adalah untuk menentukan waktu dari setiap proses otomasi. Perintah berikutnya adalah perintah CTU (Counter Up) yang fungsinya untuk mengatur jumlah botol yang akan dibaca oleh sensor. Pengisian secara otomatis terhadap  4  botol  membutukan  waktu  sekitar  16,62detik  untuk  botol  ukuran  500  ml,  sedangkan  pada botol ukuran 250 ml membutuhkan waktu pengisian mencapai 7,81 detik, dengan kecepatan conveyor 0,146  m/s,  dan  tekanan  udara  yang  ideal  ke  pneumatic  sebesar  0,002  bar,  serta  maksimal  jarak pembacan dari sensor di angka 80-90 cm. Dalam permenit untuk botol ukuran 500 ml menghasilkan sekitar15-16 botol, dan untuk botol ukuran 250 ml permenitnya menghasilkan sekitar 63-64 botol. Pada akhirnya sistem yang di terapkan  di mesin filling bottle dapat berjalan dengan baik dan mendapatkan hasil produksi yang baik.
Kata Kunci : PLC, Ladder Diagram

## ABSTRACT
Automation  is  the  use  of  control  systems  and  information  technology  to  reduce  human interaction  in  the  process  of  producing  goods  and  services.  This  research  is  intended  to facilitate  and  assist  UMKM  in  the  production  process,  namely  by  designing  an  automation system  using  PLC  as  the main  controller  of  the system  in  the process  of  filling  and  locking bottle caps, at an affordable price for all small-scale business activists. In the programming process  using  the  logic  gate  method  which  is  used  as  a  basis  in  the  formation  of  a  digital electronic  system  that  functions  to  convert  several  inputs  into  a  logical  output  signal.  PLC programming  uses  a  Ladder  Diagram  where  in  the  ladder  diagram  this  is  where  all  the commands that will be designed are designed, then the ladder diagram will then be sent via a USB cable to be permanently embedded in the PLC outseal hardware. In the ladder diagram there are also several types of commands that are most often used in programming such as the TON (Time On Delay) command whose function is to determine the time of each automation process. The next command is the CTU (Counter Up) command whose function is to set the number of bottles to be read by the sensor. Automatically filling 4 bottles takes about 16.62 seconds for a 500 ml bottle, while a 250 ml bottle requires a filling time of 7.81 seconds, with a conveyor speed of 0.146 m/s, and an ideal air pressure to pneumatic of 0.002 bar, and the maximum reading distance from the sensor is 80-90 cm. In a minute for a 500 ml bottle it produces about 15-16 bottles, and for a 250 ml bottle per minute it produces about 63-64 bottles. In the end, the system applied to the bottle filling machine can run well and get good production results.
Keyword : PLC, Ladder Diagram

## 1. PENDAHULUAN
Mesin merupakan suatu peralatan yang mutlak diperlukan perusahaan dalam melakukan proses  produksi.  Dalam  dunia  industri  sistem  otomasi  merupakan  hal  yang  sangat  penting diluar manufactur. Otomasi adalah penggunaan sistem kontrol dan teknologi informasi untuk mengurangi  interaksi  manusia  dalam  proses  produksi  barang  serta  jasa  [1] . Dalam  sistem otomasi  juga  memerlukan  peran  oprator  yang  bertujuan  untuk  mengatur  dan  menjalankan sistem agar dapat bekerja dengan baik. Dalam perkembangan sistem otomasi tentunya disini kita  membutuhkan  sebuah  alat  pengontrol  yang  bersifat  umum  ( Universal )  yang  tidak membutuhkan tenaga khusus dalam pengoprasianya, dan dapat diterapkan diberbagai macam alat  serta  tepat  dalam  tujuan  penggunaannya  [2].  Dalam  dunia  industri  kebanyakan  sistem elektronikanya  menggunakan  pengendali  berupa  PLC  ( Programmable  Logic  Controller ) sebagai  komponen  utamanya,  serta  unit  sensor  sebagai  pembaca  dari  keadaan  suatu  proses, dengan menggunakan Ladder Diagram sebagai pemrograman dari unit PLC.
Pada penelitian sebelumnya [3] merancang Sistem Pengisian dan Penutup Botol Otomatis Berdasarkan  Tinggi  Botol  Berbasis Programmable  Logic  Controller dengan  menggunakan Ladder  Diagram sebagai  bahasa  pemroramannya.  PLC  lebih  banyak  dipilih  sebagai  sistem kendali dikarenakan memiliki berbagai kelebihan  seperti sifatnya yang lebih tahan terhadap kondisi  lingkungan  industri  dan  penggunaan  listrik  yang  relativ  lebih  rendah  dibandingkan dengan sistem relay. Pada umumnya mesin filling bottle yang digunakan di dunia industri juga menggunakan  sistem  otomasi.  Mesin filling  bottle merupakan  suatu  alat  atau  mesin  yang berfungsi untuk memasukan cairan kedalam suatu wadah / botol secara otomatis yang diatur melalui sebuah sistem. Pada industri makanan dan minuman berskala UMKM (Usaha Mikro Kecil  Menengah)  mengalami  kemajuan  serta  perkembangan  yang  sangat  baik,  namun  pada industri minuman dalam kemasan masih memeiliki beberapa masalah seperti kurangnya para penggiat usaha memperhatikan kemasan dan kebersihan produknya yang menjadikan adanya masalah ini adalah karena keterbatasan pemahaman para pelaku usaha yang berskala UMKM dengan  pentingnya citra, kualitas  dan  tampilan  kemasan serta masih terbatasnya  sarana  jasa kemasan yang mampu meningkatkan daya saing produk UMKM.
Pada  penelitian  sebelumnya  [4]  mengembangkan  sebuah  mesin  pengisi  cairan  dan penutup botol secara otomatis dengan menggunakan Arduino Uno Rev 1.3 sebagai pengendali utama  sistemnya  ,  serta  digunakan  juga  sensor  photodioda  sebagai  pendeteksi  botol  dan penutup botol. Namun pada penelitian tersebut menggunakan sistem mikrocontroller dimana pada sistem tersebut masih memiliki kekurangan pada suatu kondisi dimana sering mengalami eror di bandingkan dengan  PLC yang memiliki sistem yang lebih kompleks dan lebih stabil .
Kemudian  pada  penelitian  berikutnya  [5]  juga  mengembangkan  sebuah  mesin  pengisi cairan  semi  otomatis  berbasis timer dan  sensor  ultrasonic  serta  menggunakan hard  ware Arduino UNO sebagai pengontrol utamanya.. Tetapi dalam penelitian tersebut terdapat sedikit kekurangan dimana masih menggunakan sistem semi otomatis.
Dengan berdasarkan  latar belakang yang telah di paparkan serta dengan di dukung studi literatur tentang mesin filling bottle , dan masih sedikitnya peneliti yang merancang mesin fillig bottle dengan  menggunakan  PLC.  Oleh  karena  itu  disini  penulis  ingin  merancang  sebuah sistem  pada  mesin filling  bottle berbasis  PLC  dengan  pemrograman  menggunakan  metode Ladder  Diagram dan  sistem  sensor  sebagai  pemberi  informasi.  Serta  mesin  yang  memiliki harga terjangkau untuk para penggiat usaha yang masih berskala kecil tanpa mengurangi sistem otomasi yang ada.
1.1 Mesin Filling Bottle
Mesin filling Bottle juga tidak hanya digunakan  pada industri minuman saja, melainkan pada industri kosmetik  serta pada bahan makanan yang berbentuk cairan seperti santan dan bumbu  masak  lainnya.  Mesin filling  bottle juga  memiliki  beberapa  jenis  sesuai  dengan kebutuhan  produksi  dan  pemrograman  yang  ditujukan  kepada  mesin  tersebut,  yaitu  sesuai
Jurnal Mesil (Mesin, Elektro, Sipil,)                                                      E-ISSN : 2723-7052 url: https://ceredindonesia.or.id/index.php/mesil Vol. 3, No. 2, Desember 2022, Hal 11-17
dengan tingkat kekentalan  dari suatu cairan yang akan  diproduksi seperti :
• Mesin filling  bottle yang  di  program  hanya  untuk  cairan  yang  memiliki  tingkat kekentalan yang rendah seperti, air mineral, susu kedelai, minuman sari buah, parfum, alkohol, dan produk produk lainnya.
• Mesin filling  bottle yang  di  program  dengan  tingkat  kekentalan  yang  cukup  tinggi seperti, minyak goreng ,madu, kecap, dan saus
1.2 Pneumatic Cylinder
Pneumatic  cylinder atau  sering  juga  disebut  sebagai air  cylinder adalah  sebuah  alat mekanis yang memiliki cara kerja maju mundur dengan memanfaatkan tekanan udara sebagai penggeraknya [8]. Gaya dari udara yang bertekanan itulah menggerakkan sebuah piston dalam silinder  sehingga  tiang  penghubung  ( stroke ),  akan  bergerak  ke  arah  yang  memiliki  tekanan udara lebih rendah, stroke itulah yang dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi. Biasanya pada penggunaan Cylinder Pneumatic lebih banyak disukai untuk di oprasikan pada sistem kendali dikarenakan lebih tidak berisik di bandingkan dengan perangkat motor, serta kelebihan lainnya seperti tidak membutuhkan ruang yang banyak untuk menyimpan udara. Dikarenakan fluida yang digunakan adalah udara maka pada saat terjadinya kebocoran pada tangki penyimpanan udara tidak akan menetes dan mengkontaminasi pada lingkungan sekitar  silinder.

## Gambar 1. Pneumatic Cylinder

## 2. Metode Penelitian
Dalam melakukan sebuah perancangan  tentunya memerlukan persiapan serta perencanaan yang matang, karena untuk mempermudah dalam menentukan alat yang akan di rancang serta proses pengerjan alat tersebut. Langkah awal yang harus dilakukan adalah dengan melakukan studi literatur, dimana studi literatur bertujuan untuk mengetahui beberapa masalah yang ada dan  nantinya  dapat  di  kembangkan  sebagai  tujuan  dari  penelitian  yang  akan  dilakukan. Kemudian  setelah  semua  data  dan  permasalahan  didapatkan  lanjut  dengan  melakukan perancangan dan perencanaan, ini bertujuan agar mempermudah pada saat proses pengerjaan alat.  Berikutnya  adalah  dengan  melakukan  pemilihan  bahan  bahan  apa  saja  yang  akan digunakan  pada  penelitian  tersebut,  seperti  pada  perancangan  mesin filling  bottle kali  ini menggunakan  beberapa  alat  serta bahan  yang digunakan  seperti besi  holo  dan  plat stainless steel untuk  bagian  rangka,  juga  beberapa  jenis  komponen  mecatronika  seperti relay , power suplay , dan beberapa jenis sensor untuk mendukung kinerja dari sistem yang akan digunakan, serta terdapat sistem pneumatik dan motor DC sebagai penggerak.

## Rancangan Desain Sistem Mesin Filling Bottle
Gambar 2. Rangkaian Sistem
Urutan Sistem : Power suplay – Elektronik speed control – Relay – PLC – Relay –       Sensor – Motor DC.
Keterangan : IN = Input ( Arus Masuk )              S1,S2,S3,S4 = Sensor OUT = Output ( Arus Keluar )

## 3. Hasil dan Pembahasan
Ladder Diagram Perintah Counter
Gambar 3. Ladder Diagram Perintah (Counter)
Keterangan : S2          = Sensor C.1.DN  = Counter 1 Down R4 = Relay 4
Jurnal Mesil (Mesin, Elektro, Sipil,)                                                      E-ISSN : 2723-7052 url: https://ceredindonesia.or.id/index.php/mesil Vol. 3, No. 2, Desember 2022, Hal 11-17
Setelah sensor 2 telah membaca keberadaan botol sebanyak 1,  kemudian Counter 1 akan Down dan Relay 1 akan aktif dan akan meneruskan sinyal untuk ke proses berikutnya.

## Ladder Diagram Perintah Untuk Proses Pengisian
Gambar 4. Ladder Diagram Perintah Untuk Proses Pengisian
Keterangan : C.2.DN  = Counter 2 Down T.2.DN  = Timer 2 Down R1          = Relay 1 T.4.DN   = Timer 4 Down.
Wiring Diagram Sistem Pengisian & Pengunci
Gambar 5. Wiring Diagram (Sistem Pengisian & Pengunci)
Jurnal Mesil (Mesin, Elektro, Sipil,)                                                      E-ISSN : 2723-7052 url: https://ceredindonesia.or.id/index.php/mesil Vol. 3, No. 2, Desember 2022, Hal 11-17

## Wiring Diagram Pada Sistem Pencengkam Botol
Gambar 6. Wiring Diagram (Sistem Pencengkam)

## 4. Kesimpulan Dan Saran
Hasil dari beberapa pengujian yang telah dilakukan pada mesin filling bottle terdapat beberapa kesimpulan, yaitu :
1. Perancangan  sistem  pada  mesin Filling  Bottle agar  dapat  melakukan  pengisian  dan mengunci  tutup  secara  otomatis  dengan  menggunakan controller berupa  PLC  sebagai pengendali penuh dari sistem. Pengisian cairan  secara otomatis terhadap 4 botol ukuran 500  ml  memiliki  waktu  16,62  detik,  sehingga  permenitnya  untuk  botol  ukuran  500  ml menghasilkan  sekitar15-16  botol  dengan  kecepatan conveyor 0.146 m/s .  Tekanan  udara yang diberikan ke pneumatik sebesar 0,002 bar sehingga pergerakan pneumatik sangatlah aman untuk setiap proses pada mesin filling bottle . Sensor yang di gunakan memiliki batas maksimal pembacaan di angka 80-90 cm.
2. Dalam pembuatan ladder diagram menggunakan metode 7 gerbang logika (gate logic) yang dijadikan sebuah dasar dalam pembentukan sistem elektronika digital yang berfungsi untuk  mengubah  beberapa input menjadi  sebuah    sinyal output logis,  gerbang  logika tersebut juga bisa dikatakan sebagai bahasa pemrograman dari Outseal PLC. Pada ladder diagram juga  terdapat  beberapa  jenis  perintah  yang  paling  sering  digunakan  dalam pemrograman,  seperti    perintah  TON (Time  On  Delay) yang  fungsinya  adalah  untuk menentukan waktu dari setiap proses otomasi. Perintah berikutnya adalah perintah CTU (Counter Up) yang fungsinya untuk mengatur jumlah botol yang akan dibaca oleh sensor sehingga jika sensor belum membaca jumlah botol yang sudah di tentukan dari perintah tersebut maka sistem tidak akan melanjutkan ke proses selanjutnya.
3. Dalam wiring diagram berisikan  susunan  dari  rangkain  rangkain  komponen  yang digunakan,  dan    ditujukan  untuk  mempermudah  dalam  merawat  serta  perbaikan  pada sistem kelistrikan, wiring  diagram juga dapat mempercepat mengetahui kesalahan  serta mempersingkat waktu perawatan.
4. Pada struktur  algoritma pemrograman  berisikan tentang  urutan  proses  kerja  pada  setiap komponen yang terdapat pada mesin.
AIR Compressor Pneumatic Valve Power Suplay Elektronik speed control Relay Relay PLC S Pencengkam Massa _ + IN IN IN IN IN IN OUT OUT OUT OUT OUT
Jurnal Mesil (Mesin, Elektro, Sipil,)                                                      E-ISSN : 2723-7052 url: https://ceredindonesia.or.id/index.php/mesil Vol. 3, No. 2, Desember 2022, Hal 11-17

## Daftar Pustaka
[1] A. N. Abubakar, S. L. Dhar, A. A. Tijjani, and A. M. Abdullahi, “Automated liquid filling system with a robotic arm conveyor for small scale industries,” Mater. Today Proc. , vol. 49, no. xxxx, pp. 3270–3273, 2020, doi: 10.1016/j.matpr.2020.12.923.
[2] I. Sahroni, D. M. Dewi, and E. Kurnia, “Perancangan dan Pembuatan Mesin Pengisian Air Minum Untuk Resto (Café) Dengan Menggunakan PLC Sebagai Kontrolnya,” Ed. Mei , vol. 6, no. 1, pp. 23–27, 2016.
[3] R. Ardianto, B. Arifin, and E. N. Budisusila, “Rancang Bangun Sistem Pengisian dan Penutup Botol Otomatis Berdasarkan Tinggi Botol Berbasis Programmable Logic Controller,” J. Tek. Elektro dan Vokasional , vol. 7, no. 1, pp. 114–127, 2021.
[4] S. Rumalutur and S. L. Allo, “SISTEM KONTROL OTOMATIS PENGISIAN CAIRAN DAN PENUTUP BOTOL MENGGUNAKAN ARDUINO UNO Rev 1.3,” Electro Luceat , vol. 5, no. 1, pp. 23–34, 2019, doi: 10.32531/jelekn.v5i1.129.
[5] A. Arifudin, J. T. Mesin, F. Teknik, and U. Surabaya, “RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL MESIN PENGISI DAN PENAKAR JAMU SEMI OTOMATIS BERBASIS TIMER DAN SENSOR ULTRASONIK Wahyu Dwi Kurniawan Sistem Kontrol Mesin Pengisi Jamu Semi Otomatis Berbasis Timer dan Sensor Ultrasonik,” vol. 06, pp. 18–25, 2021.
[6] P. C. Hermawan et al. , “Perancangan Miniatur Mesin Pengisian Air Otomatis Menggunakan Arduino Nano Berbasis Internet of Things ( Iot ),” JOM UNPAK Bid. Elektro , vol. 1, no. 1, pp. 1–14, 2020.
[7] I. Parinduri and S. Nurhabibah Hutagalung, “Perangkaian Gerbang Logika Dengan Menggunakan Matlab (Simulink),” JURTEKSI (Jurnal Teknol. dan Sist. Informasi) , vol. 5, no. 1, pp. 63–70, 2019, doi: 10.33330/jurteksi.v5i1.300.
[8] W. Suwito, M. Rif’an, and P. Siwindarto, “Pengaturan Posisi Piston Silinder Pneumatic Pada Lengan Robot Krai,” J. Mhs. Tek. Elektro Univ. Brawijaya , vol. 2, no. 1, p. 117268, 2014, [Online]. Available: http://elektro.studentjournal.ub.ac.id/index.php/teub/article/view/174
[9] R.  P.  Moniaga,  D.  Mamahit,  and  N.  M.  Tulung,  “Rancang  Bangun  Alat  Penyaji  Air Otomatis  Menggunakan  Sensor  Jarak  Dengan  Keluaran  Lcd,” E-Journal  Tek.  Elektro Dan Komput. , vol. 4, no. 6, pp. 25–34, 2015.
[10]  A. Bakhtiar, “Panduan Dasar Outseal PLC,” Agung Bakhtiar , pp. 1–183, 2019.
[11]  A. E. B. ADAM ROHMATUL, “Perancangan Dan Realisasi Sistem Otomasi Alat Pencucian Galon Menggunakan Progammable Logic Controller ( Plc ) Di Cv . Barokah Abadi Design and Realization Automation System of Gallon Washer Using Programmable Logic Controller ( Plc ),” e-Proceeding Eng.  Vol.4, No.2 Agustus 2017 , vol. 4, no. 2, pp. 2627–2634, 2017.
[12]  L. A. Bryan and E. A. Bryan, Programmable Controllers: Theory and Implementation . 1997.
[13]  A. S. S. N. Jumriady, “15312-47272-1-Sm,” Peranc. Conveyorberdasarkan Berat Berbas. Arduino , vol. 10, no. 2, pp. 1018–1024, 2019.
[14]  O. Suhendri and B. Lanya, “Rancang Bangun Bucket Elevator Pengangkat Gabah,” J. Tek. Pertan. Lampung , vol. 3, no. 1, pp. 17–26, 2014.