Jurnal Mesil (Mesin, Elektro, Sipil,)                                                      E-ISSN : 2723-7052 url: https://ceredindonesia.or.id/index.php/mesil Vol. 3, No. 2, Desember 2022, Hal 6-10

## Desain Analisis Alat Penutup dan Pengunci Tutup Botol Otomatis Berbasis PLC Pada Mesin Filling Bottle
Adiarto Lumbantoruan 1* , Din Aswan Amran Ritongan 2 , Yulfitra 3 , Muhammad Arifin 4 Email: adisihombing32@gmail.com 1*,2,3,4 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Komputer , Universitas Harapan Medan

## ABSTRAK
Mesin penutup dan pengunci tutup botol otomatis adalah alat yang akan dirancang untuk menutup botol dengan sistem pemutar otomatis tanpa bantuan tangan manusia. Oleh karena itu diperlukan suatu mesin untuk memperlancar dan mempercepat proses produksi agar bisa menghasilkan produk yang berkualitas dalam waktu produksi yang cepat dan tepat sesuai dengan target perusahaan. Sehingga produk minuman dalam kemasan tersebut bisa memenuhi permintaan pasar yang luas sampai kepelosok nusantara bahkan sampai  Internasional.  Pembangunan  dan  Pertumbuhan  UMKM  (Usaha  Mikro  Kecil  dan  Menengah) menjadi    salah  satu  pengerak  yang  sangat  penting  bagi  pembangunan  dan  pertumbuhan  ekonomi  di banyak negara, tidak terkecuali Indonesia (Tunky & Kohardinata, 2016). UMKM ini adalah masalah packaging  yang  masih  menggunakan  alat  tradisional,  dari  packaging  yang  kurang  baik  akan menimbulkan  kualitas  dari  produk  tersebut  menurun.untuk  itu  dibutuhkan  alat  yang  lebih  sederhana untuk melakukan produksi tersebut yang ditujukan untuk bidang usaha kecil dan menengah.
Kata Kunci : UMKM, PLC, Pneumatic, Photoelectric Sensor

## 1. PENDAHULUAN
Pembangunan dan Pertumbuhan UMKM (Usaha Mikro Kecil dan Menengah) merupakan salah  satu  pengerak  yang  sangat  penting  bagi  pembangunan  dan  pertumbuhan  ekonomi  di banyak negara, tidak terkecuali Indonesia (Tunky & Kohardinata, 2016). Hal ini dapat dilihat dalam data Menteri Negara Koperasi dan Pengusaha Kecil dan Menengah (MENEKOP dan PKM) menunjukkan bahwa tahun 2011-2012, ada sekitar 56,534 juta UK (Usaha Kecil) dengan rata-rata  penjualan  pertahun  kurang  dari  lima  miliar,  atau  sekitar  97.16%  dari  jumlah perusahaan di Indonesia (Lodong et al., 2015). Pada tahun yang sama ada 48.997 perusahaan dengan kategori UM (Usaha Menengah) dengan penghasilan ratarata per tahun lebih dari satu miliar,  tetapi  kurang  dari  50  miliar  rupiah,  atau  sekitar  0,09%  dari  jumlah  unit  usaha (Kementrian Koperasi dan UKM 2012) (Qashlim & Basri, 2018). UMKM merupakan usaha bersifat  sederhana  dan  tradisional,  baik  dalam  hal  organisasi,  manajemen,  metode,  pola produksi, teknologi, tenaga kerja, produk, dan lokasi usaha, sehingga kebanyakan berasal dari wilayah pedesaan.
UMKM  juga  membuat  barang-barang  untuk  keperluan  konsumsi,seperti:  makanan  dan minuman,pakaian jadi, peralatan rumah tangga (Alfatiyah et al., 2020). Produk yang di hasilkan memiliki wilayah pemasaran tersendiri yang melayani kelompok pembeli tertentu, masyarakat umum  bahkan  sudah  ada  yang  mampu  memasuki  pasar  global.  Salah  satu  yang  membuat kualitas  dari  minuman  itu  adalah  dari  packaging,  dengan  packaging  yang  baik  akan menghasilkan  produk  yang  berkualitas.  Permasalahan  yang  dialami  pada  usaha  UMKM  ini adalah  masalah  packaging  yang  masih  menggunakan  alat  tradisional.  Jadi  dampak  dari packaging yang kurang baik akan menimbulkan kualitas dari produk tersebut menurun.
Mesin penutup dan pengunci tutup botol otomatis adalah alat yang akan dirancang untuk menutup botol yaitu jenis botol ukuran 500ml dengan sistem pemutar otomatis tanpa bantuan tangan manusia.mesin pengunci tutup botol ini merupakan hal yang sangat penting juga pada sebuah industri agar cairan tertutup rapat dan tidak mudah tumpah dan tetap steril. Oleh karena itu diperlukan suatu mesin untuk memperlancar dan mempercepat proses produksi agar bisa menghasilkan  produk  yang  berkualitas  dalam  waktu  produksi  yang  cepat  dan  tepat  sesuai dengan target perusahaan. Sehingga produk minuman dalam kemasan tersebut bisa memenuhi
Jurnal Mesil (Mesin, Elektro, Sipil,)                                                      E-ISSN : 2723-7052 url: https://ceredindonesia.or.id/index.php/mesil Vol. 3, No. 2, Desember 2022, Hal 6-10
permintaan pasar yang luas sampai kepelosok nusantara bahkan sampai Internasional. Untuk mempercepat proses pengemasan tersebut terdapat tiga buah mesin pengemas minuman botol yang  wajib  dimiliki  yaitu Mesin  Filling,  Konveyor,  dan  Mesin  Capping. Yang  mana Mesin Filling Minuman dalam botol berfungsi memasukkan cairan minuman yang sudah diolah dari mesin pasteurisasi yang menghasilkan cairan minuman yang kemudian langsung dimasukkan dalam botol, kemudian dibawa oleh Mesin Konveyor menuju ke Mesin Capping yang berfungsi untuk menutup botol tersebut secara otomatis.Pada sistem penutupan dan pengunci tutup botol sebelumnya menggunakan Teknik manual, untuk mempercepat kinerja suatu produksi maka diciptakan penutup dan pengunci tutup botol otomatis.

## 1.1 Programmable Logic Control (PLC)
Programmable  Logic  Controller  (PLC)  adalah  komputer  elektronik  yang  mudah digunakan  (user-friendly)  dengan  berbagai  jenis  dan  kesulitan  fungsi  kontrol.  Pengontrol logika yang dapat diprogram t [5] sebagai system elektronik yang beroperasi secara digital dan dirancang untuk digunakan dalam lingkungan industri, di mana sistem tersebut menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan internal instruksi yang melakukan fungsi tertentu seperti Logika, urutan, operasi waktu, penghitungan, dan aritmatika yang mengontrol mesin atau proses melalui modul I/O digital atau analog. PLC pada awalnya digunakan sebagai perangkat  elektronik  untuk  menggantikan  panel relai.  Sebelumnya, PLC hanya  cocok untuk kondisi  ON-OFF  yang  mengendalikan  motor,  solenoida,  dan  aktuator.  Alat  ini  mampu membuat keputusan yang lebih baik daripada relay biasa. PLC pertama kali banyak digunakan pada suku cadang mobil. Sebelum PLC, ada banyak perangkat kontrol urutan, dan ketika relay muncul, panel kontrol dengan relay menjadi kontrol urutan utama. Ketika transistor muncul, relay solid state diterapkan sebagai kontrol kecepatan tinggi.
PLC adalah pengontrol logika berbasis mikroprosesor yang menggunakan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi dan mengimplementasikan fungsi logika seperti kombinatorial,  sekuensial,  pewaktuan,  enumerasi,  dan  logika  aritmatika  untuk  mengontrol mesin  dan  proses.  PLC  dirancang  untuk  dioperasikan  oleh  para  insinyur  dengan  sedikit pengetahuan tentang komputer dan bahasa pemrograman. Perangkat ini dirancang sedemikian rupa  sehingga  tidak  hanya  pemrogram  komputer  yang  dapat  membuat  atau  memodifikasi program. Oleh karena itu, perancang PLC menempatkan program awal (pra-program) di dalam perangkat yang memungkinkan program control dimasukkan dalam bahasa pemrograman yang sederhana dan mudah dipahami.

## 2. Metode Penelitian
Alam melakukan sebuah  perancangan tentunya memerlukan persiapan serta perencanaan yang matang,untuk mempermudah dalam menentukan alat yang akan di rancang serta proses pengerjan alat tersebut. Adapun tahap-tahap yang dilakukan sebagai Berikut :
1. Studi  Literatur,  yaitu  metode  yang  digunakan  dalam  perancangan  alat  penutup  dan penguncian tutup botol otomatis dengan pneumatik berbasis PLC ini menggunakan kajian pustaka  agar  mendapat  tingkat  keakuratan  data  yang  baik  menjadi  pertimbangan  dalam diri penulis, diperlukan teori penunjang yang memadai, maupun teknik penulisan. Teori penunjang ini dapat diperoleh dari buku pengangan jurnal ilmiah baik nasional maupun internasional, serta media online.
2. Teori ditekankan pada perancangan sistem kontrol PLC dan perancangan alat penutup dan penguncian tutup botol otomatis dengan pneumatik berbasis PLC.
3. Perancangan  alat,  yaitu  mengumpulkan  data  kemudian  mencari  bentuk  model  yang optimal  dari  sistem  yang  akan  dibuat  dengan  mempertimbangkan  faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan.
Jurnal Mesil (Mesin, Elektro, Sipil,)                                                      E-ISSN : 2723-7052 url: https://ceredindonesia.or.id/index.php/mesil Vol. 3, No. 2, Desember 2022, Hal 6-10
4. Pengelasan  rangka,  penulis  akan  merancang  unit  rangka  penutup  dan  penguncian  tutup botol otomatis dengan pneumatic berbasis PLC
5. Sistem Software ,  Penulis  akan  merancang  sistem software untuk  menjalankan  sistem kontrol.
6. Eksperimen, yaitu dengan langsung melakukan praktek maupun pengujian terhadap hasil pembuatan alat dalam pembuatan tugas akhir ini.
7. Pengujian  dan  analisis,  Pengujian  merupakan  metode  untuk  memperoleh  data  dari beberapa  bagian  perangkat  keras  dan  perangkat  lunak  sehingga  dapat  diketahui  apakah sudah dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan, Selain itu pengujian juga digunakan untuk mendapatkan hasil dan mengetahui kemampuan kerja dari sistem.
8. Hasil, yaitu hasil akhir penelitian.
9. Kesimpulan, yaitu kesimpulan dari seluruh proses percobaan

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Wiring Diagram Sistem Pengunci
Berikut merupakan wiring  diagram dari system pengunci :
Gambar 1. Wiring Diagram Pengunci
3.2 Analisa PLC Sistem Pengunci
Perancangan  alat  penutup  dan  pengunci  tutup  botol  otomatis  ini  dilengkapi  dengan pemrograman  PLC  dengan  aplikasi  outseal  Studio  V3.5.  Hal  ini  menyesuaikan  dengan pemakaian PLC yang dipakai dan kelebihan yang dimiliki oleh software ini untuk men setting dengan  kecepatan  data  tinggi  yang  dimiliki  oleh software pemrograman  PLC.  Pada ladder diagram program ini ada fungsi counte r program PLC yang berfungsi Mengatur jumlah botol
Jurnal Mesil (Mesin, Elektro, Sipil,)                                                      E-ISSN : 2723-7052 url: https://ceredindonesia.or.id/index.php/mesil Vol. 3, No. 2, Desember 2022, Hal 6-10
yg akan di baca sensor untuk proses penutupan dan penguncian. Setiap sensor membaca arah gerakan signal 1 untuk jumlah botol. Ladder diagram ini ada beberapa tahapanprogram yaitu yang  pertama  program input aktif,  kemudian  program  pembacaan  jumlah  dan  program penetapan pada penggeseran penyimpanan data jumlah.setelah 8 botol yang lewat maka sensor ke 4 mengenolkan/me- reset data memory , dan terakhir menutup program.
Gambar 2. Ladder Diagram Pengunci

## 3.3 Pengujian Torsi
Perancangan alat penutup dan pengunci tutup botol otomatis ini menggunakan solenoid valve, sistem pneumatik digunakan sebagai aktuator untuk menggerakkan motor DC sebagai pemutar tutup botol. Sistem kerja pneumatic ini adalah ketika PLC mengirimkan sinyal input dari sensor ke solenoid valve maka valve akan bergerak dan mensirkulasikan udara ke dalam silinder pneumatic sehingga piston di dalam silinder bergerak maju dan rangkaian pengunci otomatis  turun  untuk  bekerja  mengunci  tutup  botol.Penggunaan  Motor  Dc  tipe  RS  775  DC dengan  Tegangan  12v,Daya  150  W,Kecepatan  Putar  13.000-15.000  rpm  tanpa  beban,dan dengan 0,32 torsi
3.4 Hasl Kerja Alat
Hasil pengujian sistem keseluruhan untuk menguji kesesuaian percobaan untuk penutup dan  penguncian  tutup  botol  dengan  pneumatik  berbasis  PLC,  yang  telah  ditentukan . Ketika tombol limit switch ON maka motor DC pada conveyor akan menggerakkan botol ke tempat pengisian kemudian lanjut pada penutup dan penguncian tutup botol.sensor Photoelektrik akan berfungsi  apabila  mendeteksi  adanya  botol  lalu  sensor  akan  memberi  sinyal  ke  PLC  untuk menghentikan  sementara  motor  DC  conveyor  dan  menghidupkan  solenoid  valve  pneumatik untuk  melalukan  proses  pengisian  dan  penutup  dan  penguncian  tutup  botol.  Waktu  yang didapatkan pada saat penguncian tutup botol hanya sekitar 3-4 detik per 4 botol,dimana sistem ini  berproses  pada  4buah  botol  sekali  jalan.  Apabila  pneumatik  terlalu  lama  turun  dalam melakukan penguncian,tutup botol bisa dol (longgar), ketika waktu penguncian selesai motor DC conveyor akan hidup kembali dan mengarahkan botol ke konveyor keluaran.
Jurnal Mesil (Mesin, Elektro, Sipil,)                                                      E-ISSN : 2723-7052 url: https://ceredindonesia.or.id/index.php/mesil Vol. 3, No. 2, Desember 2022, Hal 6-10

## 4. Kesimpulan Dan Saran
Adapun kesimpulan pada perancangan alat ini adalah sebagai beriku
1. Sistem perancangan Mesin pengunci tutup botol ini menggunakan PLC Mega V2 dengan power supply input 220V AC dan Output 24V DC 10 Ampere dan di program menggunakan aplikasi  outseal  PLC  studio.Pada  sistem  kerja  pneumatic  yaitu  PLC  mengirimkan  sinyal input dari sensor ke solenoid valve, katup pada valve akan berpindah dan mengalirkan udara ke  silinder  pneumatic  sehingga  piston  pada  silinder  akan  begerak  maju  dan  mendorong Motor  DC  pengunci  tutup  botol.sistem  ini  menggunakan  valve  bertekanan  0,15-0,8MPa dimana menggunakan coil 12-24V DC dan Motor DC menggunakan power 12V DC.pada Sensor photoelektrik dapat mendeteksi jarak objek 0 cm hingga 80 cm, dimana Motor DC pada  conveyor  akan  mati  secara  otomatis  jika  objek  berada  pada  jangkauan  0-80  cm. Apabila  jarak objek lebih dari 80 cm, maka motor DC pemutar conveyor tidak akan mati. Sehingga kinerja sensor photoelectrik dapat bekerja padajarak maksimum 80 cm.
2. Penggunaan Motor Dc tipe RS 775 DC sebagai pengunci ,memiliki kecepatan putar 13.000- 15.000 rpm tanpa beban,dan dengan 0,32 torsi.Waktu yang didapat pada saat penguncian tutup botol sekitar 3-4 detik per 4 botol,dimana sistem ini berproses pada 4 buah botol sekali jalan.

## Daftar Pustaka
[1] A. D. Mukhtar, Perancangan sistem pengemasan produksi teh tawar menggunakan sistem pneumatik . 2018.
[2] Y. Lu, L. Zeng, F. Zheng, and G. Kai, “Analysis and design of PLC-based control  system for automat ic beverage filling machine,” Adv. J. Food Sci. Technol. , vol. 7, no. 1, pp. 28–31, 2015, doi: 10.19026/ajfst.7.1259.
[3] E. A. Kuncoro, “TERHADAP MODAL INTELEKTUAL ORGANISASI,” no. 9, pp. 165– 183.
[4] M. T. Imanuddin, “Pengembangan Sistem Kontrol Elektropneumat ik Percobaan 11- 20 Berbasis  PLC  Dengan  Menggunakan  Festo  PLC  FEC-FC34,”  vol.  090340,  2014, [Online]. Available: https://repository.its.ac.id/63117/%0Ahttps://repository.its.ac.id/63117/3/211103009 3- Undergraduate_Theses.pdf
[5] G. N. Gopalakrishnan, “Programmable logic controllers,” Chem. Eng. World , vol. 50, no. 3, pp. 57–58, 2015.
[6] D.  Cesar,  R.  Mardiyanto,  and  Taspiran,  “Pengembangan  Lengan  Robot  Menggunakan Pneumat ik Untuk Mengambil Benda Sistem,” pp. 1–74, 2017.