## RANCANG BANGUN ALAT PENDORONG KOTAK MENGGUNAKAN SENSOR INFRARED BERBASIS

## PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC) CP1E-E20SDR-A
AKHMAD MUZAENUL ULUM Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik dan Informatika Universitas PGRI Semarang e-mail : muzaenul2203@gmail.com

## ABSTRAK
Programmable  Logic  Control atau  PLC seri CP1E-E20SDR-A  merupakan  suatu  sistem  pengontrol  yang berbasis mikroprosesor dan memanfaatkan memori yang mampu untuk diprogram  menyimpan berbagai instruksi  serta  mengimplementasikan  fungsi  logika  seperti,  pengurutan,  pencacah,  pemwaktuan  dan aritmatika  guna  mengontrol  mesin-mesin  dan  proses –  proses.  Banyak  industri  kecil  yang  masih menggunakan  teknologi  manual  dalam  proses  pengemasan  produk.  Namun  dalam  bidang  industri sekarang  ini  diperlukan  suatu  peralatan  yang  dapat  bekerja  secara  otomatis  untuk  meningkatkan produktivitas, mempersingkat waktu, dan menurunkan biaya produksi.  Salah satu cara untuk membantu proses pengemasan produk yaitu dengan menggunakan sistem pendorong kotak otomatis berbasis PLC. Input  yang  digunakan  adalah  sensor  infra  merah  yang  mendeteksi  adanya  benda.  Keluaran  yang digunakan adalah Supply Power yang bertujuan untuk memberi suatu tegangan serta arus listrik kepada komponen – komponen. Jenis penelitian ini adalah kualitatif dengan menggunakan desain R&D. Tujuan penelitian  ini  adalah  mengetahui  nilai  optimum  dari  timer  dan  jarak  sensor  terhadap  kotak.  Manfaat penelitian ini adalah memberikan ide, saran, dan alternatif mengenai alat pendorong kotak menggunakan sensor infra merah berbasis PLC pada proses pembelajaran (pendidikan) dan bagi dunia industri. Analisis data  yang  digunakan  adalah  deskriptif  kuantitatif.  Teknik  pengumpulan  data  diambil  dari  observasi  dan strudi literatur penelitian – penelitian sebelumnya. Hasil penelitian dengan menggunakan alat pendorong kotak  menggunakan  sensor  infra  merah  berbasis  PLC  adalah jarak  sensor  terhadap  box  dengan  timer menggunakan 5 sampel pengujian mendapatkan hasil nilai optimum berada pada jarak 9 cm dengan timer 10 ms.
Kata Kunci: Programable Logic Controller (PLC), Infra merah

## ABSTRACT
Programmable  Logic  Control  or  PLC  series  CP1E-E20SDR-A  is  a  control  system  based  on  a microprocessor  and  utilizes  a  memory  capable  of  being  programmed  to  store  various  instructions  and implement  logic  functions  such  as  sorting,  counting,  timing  and  arithmetic  to  control  machines  and processes. . Many small industries still use manual technology in the product packaging process. However, in today's industrial sector, an equipment that can work automatically is needed to increase productivity, shorten  time,  and  reduce  production  costs.  One  way  to help  the  product  packaging  process  is  to  use  a PLC-based automatic box pusher system. The input used is an infrared sensor that detects the presence of objects. The output used is a Power Supply which aims to provide a voltage and electric current to the components. This type of research is qualitative using an R&D design. The purpose of  this study was to determine  the  optimum  value  of the  timer  and  the  distance  of the  sensor  to  the  box.  The  benefit  of this research is to provide ideas, suggestions, and alternatives regarding box pushers using PLC-based infrared sensors  in  the  learning  process  (education)  and  for  the  industrial  world.  The  data  analysis  used  is descriptive quantitative. Data collection techniques were taken from observations and literature studies of previous studies. The results of the study  using a box pusher using a  PLC-based infrared sensor is the distance of the sensor to the box with a timer using 5 test samples to get the optimum value at a distance of 9 cm with a timer of 10 ms.
Keywords: Programable Logic Controller (PLC), Infrared

## 1.  PENDAHULUAN
Kemajuan  ilmu  pengetahuan  dan  teknologi  di industri  berkembang  cepat  terutama  dibidang otomasi industri. Perkembangan ini tampak jelas di  industri,  sebelumnya  banyak  pekerjaan menggunakan tenaga manusia, kemudian beralih menggunakan mesin, berikutnya dengan electro- mechanic (semi  otomatis)  dan  sekarang  sudah menggunakan robotic ( full  automatic )  seperti penggunaan Flexible  Manufacturing  Systems (FMS) dan Computerized Integrated Manufacture (CIM)  dan  sebagainya.  Manfaat  dari  sistem otomatis  antara  lain  dapat  menjamin  kualitas produk  yang  dihasilkan,  mengurangi  waktu produksi  dan  mengurangi  biaya  untuk  tenaga kerja  manusia.  Begitu    pesat  dan  luas penggunaan  sistem  otomasi  disetiap  bidang industri, yang mana sistem otomasi tersebut tidak lepas dari penggunaan sistem kontrol konvensional yang terdiri dari beberapa komponen    yaitu Relay , Kontaktor,  Magnetic Kontaktor namun sistem tersebut sudah semakin ditinggalkan karena memiliki banyak  kelemahan dan
digantikan oleh kehadiran PLC ( Programmable  Logic  Controller )  yang  memiliki banyak kelebihan. Sejak pertama kali ditemukan pada akhir dekade 1960-an  atau  lebih  tepatnya  tahun  1968, Programmable  Logic  Controllers  (PLC)  telah berperan penting dalam operasi manufaktur sejak saat  itu  [7].  PLC  merupakan  sebuah  alat  yang digunakan untuk menggantikan rangkaian sederetan relay yang  dijumpai  pada  sistem kontrol  proses  konvensional  [3].  Prinsip  dasar sebuah PLC, adalah keberadaan komputer solid- state  industri  untuk  pemantauan  masukan- keluaran (input- utput) dan pembuatan keputusan berbasis  logika  dalam  suatu  proses  atau  mesin secara otomatis [4].
Pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari teknik  pemakaian  udara  bertekanan  (udara kempa).  Sejalan  dengan  pengenalan  terhadap sistem  keseluruhan  pada  pneumatik,  secara individu  elemen  pneumatik  pun  mengalami perkembangan pesat, misalnya dalam pemilihan bahan/material,  manufaktur  dan  proses  disain. Contohnya silinder pneumatik memegang peranan  penting  sebagai  elemen  kerja,  dimana silinder ini murah harganya, mudah pemasangannya, sederhana dan kuat konstruksinya  serta  tersedia  dalam  berbagai ukuran  dan  panjang  langkah.  Penggunaan silinder  dan  elemen  pneumatik  yang  lain  dapat digunakan  untuk  pengekleman,  pengangkat, penepat, pengukur, pencari, orientasi, pengepak, pengatur  gerakan,  pengendali,  pemutar,  dan sebagainya [2].
Pada  permesinan  dapat  dipakai  sebagai pengoperasian  pada  mesin  bor,  mesin  milling, mesin  bubut,  mesin  gergaji,  mesin  pembentuk, dan  juga quality  control .  Pengembangan  produk dalam  pneumatik  bisa  dibagi  dalam:  aktuator, sensor, prosesor, sistem control dan perlengkapan.  Masih  ada  beberapa  produsen yang  masih  melakukan  proses  pemindahan barang  secara  manual  akibatnya  dibutuhkan tenaga  manusia  yang  banyak  dan  waktu pemindahan yang cukup lama serta hasil kurang maksimal.  Dengan  adanya  mesin  pemindah otomatis dapat mempercepat proses pemindahan  barang  serta  tidak  membutuhkan tenaga  yang  banyak  dan  juga  hasilnya  lebih maksimal. Dari permasalahan inilah yang melatar belakangi  saya  untuk  membuat  sebuah  alat pendorong  kotak  pengemas  otomatis  berbasis PLC yang dapat membantu proses berlangsungnya  tahap  pengemasan.  Dalam mengatasi  masalah  tersebut  PLC  yang  saya rancang  ini  memiliki  kelebihan  yaitu  pneumatic mendorong kotak yang jatuh sehingga tertangkap sensor  secara  otomatis  yang  di  kendalikan  oleh PLC.

## 2.  METODE PENELITIAN
A.  Diagram Alir
Gambar 1 Diagram Alir
B.  Dimensi Alat dan Bahan a.  CX-Programmer
CX-Programmer  merupakan  software khusus untuk memprogram PLC buatan OMRON.  CX  Programmer  ini  sendiri merupakan salah satu software bagian dari  CX-One.  Dengan  CX-Programmer ini  kita  bisa  memprogram  aneka  PLC buatan Omron dan salah satu fitur yang saya  suka  yaitu  adanya  fitur  simulasi tanpa  harus  terhubung  dengan  PLC, sehingga  kita  bisa  mensimulasikan ladder yang  kita  buat,  dan  simulasi  ini juga  bisa  kita  hubungkan  dengan  HMI PLC Omron yang telah kita buat dengan menggunakan  CX-Designer  (bagian dari CX-One) [6].
b.  Programmable Logic Controller (PLC) Spesifikasi  PLC  Omron  CP1E-e20sdr pemberian  kode  e20sdr  di  gunakan untuk  mengetahui  dari  spesifikasi  PLC ini. Artinya plcomron tipe ini memiliki 20 unit  kontak input dan output .  Dengan kombinasi  12  pin input dari  pin  00-11, sedangkan  pin output 00-07.  PLC  ini membutuhkan catu daya 220vac untuk menyuply  kerja  rangkaian  elektronik yang  terdapat  didalamnya.  Sedangkan untuk  pininput  menggunakan  catudaya 24VDC.  Pada  bagian  pin output menggunakan kontak bantu relay .
Gambar 2 PLC Omron CP1E c.  Photo Elektrik Sensor Photo elektrik sensor
merupakan perangkat  elektronik  dengan  prinsip emitter  dan  receiver.  Emmiter  adalah unit yang memancarkan led ( lightemiting  diode  )  berupa  cahaya inframerah.
Secara
penglihatan manusia tak mampu menangkap pancaran dari sinar inframerah trsebut. Akan tetapi optic kamera bias menangkap pancaran sinar inframerah.
Reiciver  adalah  unit  yang  mendeteksi atau  yang  menerima  dari  pancaran sinar  infra  merah  yang  di  pancarkan oleh  unit  emmiter.  Dalam  penelitian  ini
penulis
menggunakan sensor inframerah  autonic  by500  tdt2.  Sensor ini diberi tegangan 24vdc untuk bekerja.
Gambar 3 Koneksi dari Sensor d.  Push Button
Saklar merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan dua titik  atau  lebih  dalam  suatu  rangkaian elektronika [5]. Penggunaan push buton pada  mesin  ini  menggunakan  tipe switch momentary, tipe switch momentary  yang  digunakan  adalah switch NO, tipe momentary hanya akan menghantarkan arus pada saat di tekan saja.
e.  Switch Mode Power Supply (SMPS) Perangkat  elektronik  yang  digunakan untuk  merubah  tegangan  dari 220VAC menjadi
24VDC, penggunaan perangkat elektronik dengan tipe switching  lebih  hemat  tempat  dan  bisa menghasilkan amper yang besar.
f.  Relay dan Konektor Relay dan kontaktor mempunyai prinsip kerja yang sama, terdapat kontak bantu dan  mempunyai  mekanisme  dengan memanfaatkan  medan  magnet yang  di hasilkan  dari coil komponen  tersebut. Koilnya  pun  bervariatif  ada  yang menggunakan  catudaya  DC  ataupun AC. Relay biasanya mempunyai satu kumparan, tetapi relay dari beberapa tipe lain mempunyai beberapa kontak sesuai kegunaannya [1] .
Gambar 4 Relay
Gambar 5 Magnetik Kontaktor g.  Solenoid Valve
S olenoid  valve sama  halnya  dengan coil relay maupun kontaktor, gaya Tarik dari  medan magnet  ini akan mearik as besi  dari solenoid  valve sehingga formasi  katup  lubang  udara  yang terdapat dalam solenoid valve berubah seuai  dengan  tipe solenoid  valve tersebut.

## Gambar 6 Solenoid  Valve

## C.  Perancangan Alat
Berikut perkiraan gambar perancangan:

## Gambar 7 Rangka Meja Alat Peraga
Gambar 8 Sistem Yang Akan Di Rancang Langkah – langkah perancangan alat alat sebagai berikut:
1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan
2. Memotong plat besi, memberi lubang baut pada plat dan kayu sesuai
dengan ukuran yang sudah ditentukan
3. Menggabungkan plat besi dengan baut – baut 4. Menempelkan papan kayu dengan plat besi yang sudah jadi
5. Membuat lubang pada papan kayu yang berguna ntuk menjatuhkan kotak barang.
6. Merakit komponen – komponen seperti: compressor , solenoid valve , relay , PLC, pneumatic dan sensor
7. Menyambungkan kabel kabel dengan alat -  alat tersebut
8. Memberi selang atau pipa udara pada compressor , solenoid valve , dan sylinder pneumatic D.  Cara Kerja Alat a.  Proses Kerja Mesin Pendorong
Gambar 9 Proses Kerja Mesin Pendorong Benda Pada gambar diatas menggambarkan alur dimana benda yang  akan di dorong bilamana terdeteksi oleh sensor photoelectric .  Kemudian photo  ektric memberi signal pada programmable logic kontroler  dan  di  proses  secara  digital pada ladder diagramnya dan menghasilkan output untuk  menyalakan
solenoid  valve .  Sebagai  penguin  signal output  digunakan  relay  sebagai  driver penguat.  Adapun  dari  cara  kerja  dari sistem  rancang  bangun  pendorong benda dengan control sistem digital pada programmable  logic  controller bisa  di baca pada sistem kerja mesin.
b.  On Mesin
Rancang  bangun  mesin  pendorong benda  berbasis pneumatic dengan sistem  digital  pada programmable  logic controller ini menggunakan sumber catu daya  220  vac  /  50hz.  Agar  mesin  bisa bekerja catu daya harus terpasok ke unit
mesin. Pada dasarnya untuk menyalakan mesin  menggunakan  rangkaian self holding dengan  memanfaatkan  kontak bantu pada magnetic kontaktor.
Gambar 10 Gambar Kelistrikan On Mesin Pada Tegangan 220VAC

## c.  Start System Program
Start  program  bisa  dilakukan  apabila semua  kondisi  terpenuhi  yaitu  PLC berhasil  menyala  dan power  supply unit bias  mencatudaya  pada photoelektrok sensor . Start di gunakan untuk memberi logic  input pada  unit  PLC.  Penggunaan input  pada pin  input PLC  penulis menggunakan  sistem  pendistribusian tipe sourcing , dimana common pada pin input terhubung ke +24VDC.
Gambar 11 Wiring Start System Program Input PLC

## E.  Perakitan dan pengoperasian a.  Perakitan
Proses  perakitan  dilakukan  pada  semua komponen  mesin  baik  kelistrikan  maupun mekanis  nya  pada  alat  pendorong  kotak.
Perakitan ini bertujuan untuk menghubungkan  rangka,  kabel,  papan  dan komponen alat peraga dengan
menggunakan  baut  10  dan  12.  Hasil perakitan  sudah  sesuai  dengan  rancangan yang  telah  ditentukan.  Semua  component telah terapsang dengan benar dan tidak ada kerusakan saat perakitan.
Gambar 12 Proses Perakitan Alat
Gambar 13 Proses Perakitan b.  Langkah – Langkah Pengoperasian Adapun  langkah –  langkah  pengoperasian alat  pendorong  kotak  adalah  sebagai berikut:
1.  Hidupkan mesin terlebih dahulu
2.  Pastikan kompresor menyala dan biarkan beberapa menit sampai tangka terisi udara penuh
3.  Buka kran regulator dan atur tekanan udara pada kompresor
4.  On kan tombol push buttom hijau untuk
menghidupkan PLC 5.  Hubungkan CX Program dengan PLC 6.  Pastikan smua rangkaian sudah terhubung kemudian langsung jatuhkan kotak tepat pada sensor infra merah

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses pengujian lapangan dilakukan untuk mengetahui  apakah  proses  alat  peraga  ini dapat bekerja sesuai dengan ekspetasi atau tidak.  Selain  itu,  proses  pengujian  ini  juga dilakukan agar dapat mengetahui efektivitas kerja  alat  serta  kemampuan  kerja  PLC  dan sensor  infra  merah  dalam  membaca  benda yang masuk. Hasil pengujian alat pendorong kotak  menggunakan  PLC  CP1  E-20  yang meliput pengujian variasi timer dan pngujian jarak sensor terhadap box, dengan menggunakan  software  CX –  Program. Pengujian  dilakukan  pada  variasi timer 5 detik,  15  detik,  20  detik,  25  detik,  dan  30 detik.  Dengan  jarak  sensor  terhadap  box  5 cm, 7 cm, 9 cm, 10 cm, dan 12 cm.
Pada  pengujian  jarak  terhadap  box menunjukkan bahwa sensor dapat membaca sampel tersebut dengan sempurna.  Dan  pengujian  timer  berjalan sesuai  dan data dari program yang di  input ke  PLC.  Berdasarkan  hasil  analisis  dari sampel  pengujian  tersebut  menunjukkan bahwa  sensor  mampu  memabaca  box dengan  jarak  dan timer yang  telah ditentukan sehingga sesuai dengan perintah yang direncanakan.
Grafik 4.1 Data hasil pengujian alat pendorong kotak berdasarkan jarak sensor dan timer.

## 4.  KESIMPULAN DAN SARAN
A.  Kesimpulan Setelah melakukan penelitian alat pendorong  kotak  maka  dapat  diambil beberapa kesimpulan, yakni :
1. Alat  peraga  pendorong  kotak  terdiri dari  komponen  komponen  seperti kompresor, PLC,
pneumatic , solenoid . Untuk memudahkan dalam mendesain alatnya dapat menggunakan  software  cadcam, dan  membuat  rangkaian  kelistrikan pada  alat  tersebut  menggunakan aplikasi CX – Program.
2. Dari pengujian alat secara keseluruhan  didapatkan  presentase keberhasilan  100%.  Dan  pengujian jarak  terhadap  sensor  berjalan maksimal  tidak  terdapat  kegagalan. Sehingga  dapat  ditarik  kesimpulan bahwa  pengujian  jarak  sensor
terhadap  box  menggunakan 5 sampel pengujian mendapatkan nilai optimum berada pada jarak 9 cm.
3. Pengujian  timer  mendapatkan  hasil yang maksimal, sehingga data yang masuk maupun keluar sesuai perintah  dari  program  tersebut.  Hal ini menunjukkan bahwa semua data, alat, dan rangkaian kelistrikan bekerja sesuai perintah yang diinginkan.  Sehingga  dapat  ditarik kesimpulan  bahwa  pengujian  timer menggunakan  5  sampel  pengujian mendapatkan nilai optimum dengan timer 10 ms.

## B.  Saran
Untuk  memperoleh  hasil  yang  lebih maksimal pada penelitian selanjutnya, maka diberikan beberapa saran sebagai berikut : 1.  Untuk mengatasi kerusakan pada komponen-komponen alat peraga pendorong kotak alangkah baiknya harus memperhatikan parawatan dan
melakukan pengecekan secara berkala.
2.  Pada  pengembangan  selanjutnya  alat peraga dapat di tambahan konveyor dan motor penggerak agar kotak yang akan di dorong  berjalan  dan  jatuh  secara mekanik (tidak manual lagi).

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Bahar,  Z.  R.  (2015). LKP:  Alur  Kerja  Dan Preventive  Maintenance  pada  Mesin Sigma  Cartoon  Erector  (CE) (Doctoral dissertation, Institut Bisnis dan Informatika Stikom Surabaya).
[2]  CEMPAKA,  B.  G.  (2017). Rancang  Bangun Simulator Elektro-pneumatik Berbasis Relay  Dengan  Dua  Aktuator (Doctoral dissertation, undip).
[3]  Darma,  A.  (2014). APLIKASI  SOLENOID VALVE  DI  MINIATUR  PEMISAH  BALOK DENGAN  MENGGUNAKAN  KENDALI MINI  PLC  TIPE  SIEMENS  LOGO  6ED1 052-1MD00-0BA6 (Doctoral  dissertation, Politeknik Negeri Sriwijaya).
[4] Goeritno, A., & Pratama, S. (2020). Rancang- Bangun Prototipe Sistem Kontrol Berbasis Programmable  Logic  Controller  untuk Pengoperasian Miniatur
Penyortiran
Material. Jurnal Rekayasa Elektrika , 16 (3), 198-206.
[5]  Herlan,  M.  (2015). Pengendalian  Ruang  Lift Berbasis  Mini  PLC  Pada  Lift  3  Lantai (Doctoral  dissertation,  Politeknik  Negeri Sriwijaya).
0 5 10 15 20 25 30 35 5 7 9 10 12 Tim er (d ala m ms ) Jarak Sensor Terhadap Box (dalam cm) Pengujian

## Alat Pendorong Kotak
[6] Musbikhin. 2013. “ Pengantar CX Programmer (Seri Belajar PLC) ”. https://www.musbikhin.com/pengantar-cx- programmer-seri-belajar-plc/ . Diakses pada 25 Desember 2020.
[7] Saleh, M. S., Mohammed, K. G., Al-sagar, Z. S.,  &  Sameen,  A.  Z.  (2018).  Design  and implementation  of  plc-based  monitoring and sequence controller system. Journal of Advanced  Research  in  Dynamical  and Control Systems , 10 (02), 2281-2289.