Muhamad Mujahidin 1 , Amin Syahroni Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Maritim Raja Ali Haji Jl. Politeknik Senggarang, Tanjungpinang 29115
1 Corresponding author, e-mail : mujahidin_moh@yahoo.com

## Abstrak
Sterilizer  machine merupakan sebuah mesin  yang dapat  mensterilkan botol, baik  botol kaca  maupun  botol  logam.  Sehingga  kebersihan  dan  kesterilan  botol  tersebut  mampu terjaga  dan  tetap  bebas  dari  kuman. Controller yang  digunakan  pada  mesin  ini  adalah Programmable Logic Control (PLC). Sedangkan sensor yang digunakan pada sterilizer machine  ini  adalah thermocouple ,  LM35,  sensor  optik  dan  sensor  induktif.  Jika  botol kaca  yang  dimasukkan  ke  dalam  mesin sterilizer maka  botol  akan  disterilisasi  dengan memakan  waktu  10  detik,  sedangkan  untuk  botol  logam  waktu  sterilisasi  akan berlangsung selama 15 detik.
Kata kunci : PLC, Sterilizer, Thermocouple

## I.   PENDAHULUAN
Kesehatan  merupakan  hal  terpenting dalam  hidup  manusia.  Terkait  masalah  ini maka  steril  atau  tidaknya  alat-alat  yang digunakan dalam aktivitas sehari-hari mempunyai  peran  yang  sangat  penting terutama  alat-alat  konsumsi.  Botol  plastik ataupun  kaca  merupakan  alat  yang  kerap dijumpai  dalam  dalam  kehidupan  sehari- hari. Seringkali botol-botol ini berhubungan dengan  manusia  saat  mengkonsumsi  air mineral,  minuman  berenergi  ataupun  susu untuk  bayi.  Peracikan  obat-obatan  dalam dunia  farmasi  juga  sering  menggunakan media  ini  dalam  pembuatannya.(  Deddy Rusmady. 1989)
Tentunya  akan  sulit  mengetahui  steril atau  tidaknya  alat-alat  konsumsi  yang  kita gunakan terutama untuk alat yang digunakan  berulang  kali  seperti  botol  susu bayi dan alat-alat farmasi. Memang ada cara
manual dengan menghangatkan botol sesudah  dicuci  untuk  pensterilan  yang dilakukan  dalam  waktu  tertentu.  Namun tentu  saja  cara  ini  akan  sangat  menguras waktu  dan  tidak  efisien  karena  hanya berdasarkan perkiraan semata.
1. Menciptakan suatu sistem otomasi industri yang efektif dan efisien.
2. Untuk  mensimulasikan  kontrol sterilizer pada  industri  /  perusahaan  maupun rumah tangga.
3. Untuk  mempermudah  manusia  dalam melakukan  proses  sterilisasi secara praktis.
4. Agar  dapat  meminimalkan  waktu,  jika dibandingkan antara menggunakan sistem  yang  manual  dengan  sistem otomasi.
Sistem  otomasi  ini  dapat  melakukan produksi/sistem  kerja  yang  tidak  dapat dikerjakan oleh manusia.

## PENGONTROLAN SUHU PADA STERILIZER MACHINE MENGGUNAKAN
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC)

## II.  STUDI LITERATUR
Sterilzer mesin  merupakan  sebuah  alat yang  mampu  mensterilkan  sebuah  obyek (baik berupa botol minuman, alat kesehatan, ataupun  komponen  elektronika).  Sistem otomasi  yang  diterapkan  pada  alat  ini memungkinkan keakuratan proses sterilisasi dari sebuah objek.
”Pengontrolan  suhu  pada sterilizer mesin  menggunakan  PLC (Programmable Logic  Control) ”  pada  dasarnya  berfungsi dalam  pengaturan  suhu  steril  suatu  objek, dalam hal ini botol. Alat ini bekerja dengan PLC  sebagai  perangkat  sistem  kontrolnya. Perangkat  penunjang  lainnya  ialah  sensor induktif  dan  sensor  optik  yang  merupakan sensor  utama  pada  alat  ini.  Dengan perangkat-perangkat  tersebut  maka  alat  ini dapat  bekerja  secara  otomatis  sesuai  yang diinginkan.( Gatot Soedartono. 2001).
Aplikasi
Sterilizer
mesin ini menggunakan  sistem Programmable  Logic
Control (PLC)  dimana  pada  mesin  ini  PLC yang  digunakan  adalah  seri  CQM1H. Aktuator  yang  digunakan  berbasis  elektro pneumatik  yaitu  dengan  menggunakan kompresor untuk mengerakan silinder.(Soib bin  Taib,  2001).  Terdapat  juga solenoide valve untuk  mengatur  maju  dan  mundur sebuah  silinder.  Adapun  sensor  yang digunakan  adalah  sensor  magnet,  sensor induktif,  sensor  optik,  sensor  kapasitif, thermocouple dan LM35.
Gambar  2 berikut  adalah  gambar  blok diagram  pengontrolan  suhu  pada sterilizer mesin
menggunakan PLC secara keseluruhan.

## Gambar 2. Blok Diagram Pengontrolan Suhu Pada Mesin Sterilizer
Dari  diagram  blok  di  atas  dapat  dijelaskan bahwa  sistem  pengontrolan  ini  mempunyai beberapa  bagian  utama  yaitu  bagian  input yang  terdiri  dari  sensor  optik,  sensor induktif,  sensor  magnet, thermocouple ,
LM35,  tombol start, tombol stop, tombol emergency .  Setelah  itu  ada  bagian  kontrol yaitu berupa PLC sedangkan bagian terakhir dari  sistem  ini  adalah  bagian  output  yang terdiri dari Double Acting Cyilinder , boiler ,
lampu indikator ON , dan buzzer .(
Muhammad H.Rashid, 2004)
Secara  rinci  dapat  dijelaskan  sistem pengontrolan  suhu  pada  mesin sterilizer ini adalah sebagai berikut :
Start Apakah botol logam? 1 Boiler menaikkan suhu dan mengatur waktu sterilisasi untuk botol logam Proses sterilisasi berlangsung
Botol sudah steril dan siap dipindahkan ke kotak penyimpanan End ya tidak Boiler menaikkan suhu dan mengatur waktu sterilisasi untuk botol kaca Proses sterilisasi berlangsung Botol sudah steril dan siap dipindahkan ke kotak penyimpanan End 1 Gambar 3. Flow Chart Sistem Kerja Mesin
Sterilizer 1. Tahap pertama : Sterilizer akan  mendeteksi  apakah  ada botol atau tidak, apabila ada botol maka penutup  mesin  akan  terbuka,  kemudian botol dimasukkan kedalam sterilizer
2. Tahap kedua
- Sensor Optik
- Sensor Induktif
- Sensor Magnet
- Thermocouple
- LM35
- Tombol Start - Tombol Stop
- Tombol Manual - Tombol Selector - Tombol Emergency PLC - Double Acting Cylinder - Heater - Lampu Indikaor ON - Buzzer Input Kontrol Output
Sterilizer akan  mengidentifikasi  jenis botol,  apakah  botol  logam  atau  botol kaca.
3. Tahap ketiga :
Boiler akan  menaikkan  suhu  sesuai dengan  panas  dan  berapa  lama  waktu yang  dibutuhkan  untuk  mensterilisasi botol  yang  telah  diidentifikasi  pada tahap kedua. Proses  pengontrolan panas dengan menggunakan sensor thermocouple dan LM35.
4. Tahap keempat :
Proses sterilisasi botol minuman berlangsung.
5. Tahap kelima :
Botol sudah steril dan siap diangkat oleh pick  and  place  untuk  dipindahkan  ke kotak penyimpanan yang telah disediakan sesuai dengan jenisnya.

## III. OPERASI KERJA
Untuk  power  suplai  memiliki  tegangan output  yang  akurat  dan  bisa  di  kalibrasi. Sehingga  tidak  ada  masalah  untuk supply tegangan. Sensor yang digunakan sistem ini juga  dalam  kondisi  baik  yang  dibuktikan dengan  keberhasilan  kerja  alat.  Tegangan  5 volt  untuk supply sensor  LM35.  Tegangan 24Vdc  digunakan  untuk solenoide  valve , sensor,  indikator  dan buzzer . Solenoide valve juga  dalam  keadaan  baik,  hal  itu dibuktikan  dari  pergerakan  silinder  yang digunakan.( M. Barmawi. 1996)
Dari  segi  program,  aplikasi sterilizer pada mesin sterilisasi botol minuman sudah sesuai dengan perancangan program sebelumnya.(Gatot
Soedartono. 2001) sehingga  program  dapat  berjalan  sesuai dengan baik dan alat sudah bisa diaplikasikan dengan sempurna.
Dari beberapa pengujian dan pengukuran  diatas  dapat  dikatakan  bahwa alat  masih  dalam  keadaan  baik.  Pada  saat aplikasi  ini  dijalankan  sesuai  dengan  yang telah  direncanakan  dan  telah  sesuai  dengan target  yang  diinginkan.  Dapat  disimpulkan bahwa  keadaan  sistem  kerja  aplikasi sterilizer pada  mesin  sterilisasi  botol minuman  dalam  kondisi  baik  dan  dapat bekerja sesuai dengan yang telah direncanakan.  Rata  –  rata  untuk  pengujian botol  dari  awal  hingga  akhir  proses  butuh waktu 32,8 detik untuk botol kaca dan 37,8 detik untuk botol logam.

## IV. METODOLOGI

## 4.1   Pengukuran
Setelah menentukan piranti input / output dari  sistem  mesin  sterilisasi  ini  dan memprogram PLC dengan piranti pemrograman, maka dapat disajikan hasilnya  dengan  langsung  mengaplikasikan melalui hardware yang  telah  dibuat  atau dapat  dilihat  secara  langsung  dari  output PLC yang berupa LED.
Pengukuran perangkat lunak dari proses pengukuran  dimensi  objek  ini  bertujuan agar  diketahui  apakah  perangkat  lunak ( software )  yang  telah  dibuat  sesuai  dengan perencanaan awal. Disamping itu pengukuran ini bertujuan untuk  mengetahui kelemahan/kekurangan dari software tersebut  sehingga  dapat  disempurnakan.( Warsito. S. 1994)
Pengukuran dilakukan juga untuk mengetahui  operasi  sistem  yang  dibuat sesuai  dengan  spesifikasi  alat  yang  telah dibuat  atau  tidak.  Pada  pengukuran  sistem, penulis  menggunakan  multimeter  digital serta thermometer.
Metoda  pengukuran  yang  dilakukan adalah  pengukuran  secara  terpisah,  yaitu
dengan  cara  mengukur  alat  perblok  atau perbagian. Pengukuran dari beberapa bagian yakni sebagai berikut :

## 4.1.1   Pengukuran Thermocouple
Sensor  suhu thermocouple diuji  dengan dihubungkan  langsung  dengan  penguat LM324 dan Analog Input Unit tipe unipolar
serta memberikan pemanasan secara langsung.  Pengamatan  suhu  dilakukan dengan menggunakan termometer, tegangan keluaran langsung dilakukan dengan voltmeter dan  bit  heksa  di  monitor  melalui perubahan  yang terjadi  di CX-Programmer . Dari  pengukuran  didapatkan  data  sebagai berikut:
Tabel 1. Data Pengukuran Thermocouple Suhu Output Sensor (mV)* Output Sensor (mV)** Digit Heksa 10 0.391 782.391 12C 15 0.589 1178.589 1BC 20 0.79 1580.79 24C 25 0.992 1984.992 2DC 30 1.196 2393.196 36C 35 1.403 2807.403 420 40 1.612 3225.612 4B0 45 1.823 3647.823 540 50 2.036 4074.036 5D0 55 2.251 4504.251 684 60 2.468 4938.468 714 65 2.687 5376.687 7A4 70 2.909 5820.909 858 75 3.132 6267.132 8E8 80 3.358 6719.358 99C 85 3.585 7173.585 A2C 90 3.814 7631.814 AE0 95 4.046 8096.046 B70 100 4.279 8562.279 C24
*sebelum penguatan **sesudah penguatan

## V.  EKSPERIMEN
Pengujian  dilakukan  untuk  mengetahui kemampuan  kerja  dari  suatu  rangkaian. Adapun  pengujian  ini  dilakukan  perblok dengan tujuan mempermudah dalam
melakukan pengujian. (Muhammad
H.Rashid, 2004) Ada beberapa bagian yang akan di ujikan dalam sistem ini diantaranya :

## 5.1 Pengujian Silinder Dengan 5/2

## Single Solenoide Valve
Pengujian  silinder  dengan  5/2 single solenoide  valve dengan  cara  membuat rangkaian.  Tombol  yang  digunakan  yaitu S1.  Apabila  Tombol  S1  ditekan  maka  Y1 akan  aktif  sehingga  membuat  silinder  maju dan  saat  S2  ditekan  maka  silinder  akan mundur  karena  pegas  yang  terdapat  pada solenoide.
Gambar 4.  Kondisi Silinder Saat S1 Belum Ditekan
Gambar 5. Kondisi Silinder Saat S1 Ditekan
Gambar 6.  Kondisi silinder saat S1 dilepas
Adapun  pengujian  silinder  dengan melihat  dan  waktu  pada  saat  silinder bergerak  maju  dan  pada  saat  silinder bergerak mundur. Pengujian silinder dengan
tekanan  angin  sebesar  6  bar.  Adapun  hasil pengujian  silinder  6  yang  mengunakan  5/2 single solenoide valve sebagai berikut :
Tabel 5.1 Data Hasil Pengujian Silinder Dengan 5/2 Single Solenoide Valve Percobaan Kondisi aktuator Waktu silinder Maju Waktu Silinder Mundur 1 Baik 0,95 S 0,83 S 2 Baik 0,92 S 0,82 S 3 Baik 0,92 S 0,84 S 4 Baik 0,93 S 0,84 S 5 Baik 0,91 S 0,83 S 5.2 Pengujian Boiler
Pengujian Boiler dilakukan  pada  2 kondisi,  yaitu  saat  kondisi  awal  dan  saat botol  dimasukkan.  Pengujian  ini  dlakukan untuk  mengetahui  berapa  waktu  yang diperlukan boiler untuk  mencapai  suhu yang diinginkan.
1. Soak  Time  boiler saat  mesin
dinyalakan
Pemanasan awal boiler dilakukan untuk efisiensi  waktu,  sehingga  ketika  botol dimasukkan air dalam boiler sudah
mencapai  suhu  100 0 C.  Sehingga  ketika botol  dimasukkan  waktu  yang  diperlukan untuk  mensterilkan  tidak  terbuang  untuk pemanasan awal.
Di  bawah  ini  merupakan  tabel  hasil percobaan yang dilakukan masing-masing 5 kali.
Tabel 2. Data hasil pengujian soak time boiler
Percobaan Kondisi Boiler Waktu (menit) 1 Baik 4' 8" 2 Baik 4' 1" 3 Baik 4' 4 Baik 4' 2" 5 Baik 4' 2"

## VI. HASIL EKSPERIMEN DAN DISKUSI
Untuk  power  suplai  memiliki  tegangan output  yang  akurat  dan  bisa  di  kalibrasi. Sehingga  tidak  ada  masalah  untuk supply tegangan. Sensor yang digunakan sistem ini juga  dalam  kondisi  baik  yang  dibuktikan dengan  keberhasilan  kerja  alat.  Tegangan  5 volt  untuk supply sensor  LM35.  Tegangan 24Vdc  digunakan  untuk solenoide  valve , sensor,  indikator  dan buzzer . Solenoide valve juga  dalam  keadaan  baik,  hal  itu dibuktikan  dari  pergerakan  silinder  yang digunakan.
Dari  segi  program,  aplikasi sterilizer pada mesin sterilisasi botol minuman sudah sesuai dengan perancangan program sebelumnya. sehingga program dapat berjalan  sesuai  dengan  baik  dan  alat  sudah bisa diaplikasikan dengan sempurna.
Dari beberapa pengujian dan pengukuran  diatas  dapat  dikatakan  bahwa alat  masih  dalam  keadaan  baik.  Pada  saat aplikasi  ini  dijalankan  sesuai  dengan  yang telah  direncanakan  dan  telah  sesuai  dengan target  yang  diinginkan.  Dapat  disimpulkan bahwa  keadaan  sistem  kerja  aplikasi sterilizer pada  mesin  sterilisasi  botol minuman  dalam  kondisi  baik  dan  dapat bekerja sesuai dengan yang telah direncanakan.  Rata  –  rata  untuk  pengujian botol  dari  awal  hingga  akhir  proses  butuh waktu 32,8 detik untuk botol kaca dan 37,8 detik untuk botol logam.
A. Perancangan Sensor Suhu
Thermocouple dan Penguatan LM324
Aplikasi  Op-Amp  yang  digunakan  pada sistem  ini  berfungsi  untuk  menguatkan tegangan  yang  dihasilkan  dari  sensor thermocouple . IC yang digunakan adalah IC
jenis  LM324.  Penguatan  yang  digunakan adalah  penguatan non-inverting. Karena penguatan  yang  diperlukan  sekitar  2000 kali,  maka  dapat  dihitung  nilai  tahanan untuk  penguatan non-inverting (rumus  3.4) sebagai berikut:
AV = Vo / Vi
Vo / Vi   = ( 1 + ( Rf / Ri ) )
2000 / 1  = ( 1 + ( Rf / Ri ) ) 1999 = Rf / Ri
Jika Ri = 100Ω , maka Rf = 200 KΩ
Gambar 7. Thermocouple dan Rangkaian Penguat Non-Inverting
B. Analog Input Unit dan Analog Power

## Supply Unit
Analog  Input  Unit dan Analog  Power Supply Unit merupakan alat untuk mengkonversi sinyal analog menjadi digital. Pemasangan Analog  Input  Unit dan Analog Power Suply Unit sama seperti pemasangan slot input dan output pada PLC.
Gambar 8. Analog Input dan Analog Power Supply
Unit

## C. Aktuator
Aktuator  yang  digunakan  pada  miniatur sistem ini adalah silinder. Silinder merupakan sebuah aktuator pnuematik yang dapat  digerakan  setelah  diberi  suplai  angin. Dalam aplikasi ini kami hanya mengunakan silinder  yang  pergerakannya  Linier  (  Maju dan  Mundur  ).    Aktuator  yang  digunakan pada sterilizer  machine ini  adalah Double Acting Cylinder.
Gambar 9. Double Acting Cylinder
Silinder ini diletakkan sterilizer .
Sehingga  fungsi  dari  silinder  ini  untuk membuka dan menutup tutup dari sterilizer .
100 200 K 12V
Silinder  ini  memiliki  panjang  langkah  ±  10 cm.
Untuk  mengatur  Cepat  dan  lambat  dari pergerakkan  langkah  silinder  terdapat Flow Control di silinder .

## D. 5/2 Single Solenoide Valve
Perancangan  katup  yang  digunakan adalah  5/2 Single  Solenoide  Valve. Katup ini  berfungsi  untuk  mengerakkan  angin masuk  dan  angin  keluar  pada cylinder . Tegangan suplai untuk mengaktifkan solenoide adalah 24 Vdc.
Gambar 10. 5/2 Single Solenoide Valve

## E. Air Supply Unit
Air Supply Unit merupakan penyaringan udara  yang  masuk  dari  kompresor.  Di  sini udara  dipisahkan  dari  kotoran  air  sehingga udara  yang  masuk  ke  katup  maupun  ke silinder menjadi udara yang tingkat kelembabannya  rendah,  sehingga  tidak merusak katup dan silinder.
Gambar 11. Air Supply Unit
F. Power Supply
Aplikasi ini menggunakan 2 buah power supply yaitu  24  Vdc  dan  5  Vdc.  Untuk power  supply 24  Vdc  digunakan  untuk mengaktifkan  PLC,  Sensor,  Indikator,  serta Solenoide  Valve. Sedangkan power  supply 5 Vdc sebagai supply dari LM35.

## G. Panel Kontrol
Adapun  penggunaan  dan  pemanfaatan tombol adalah sebagai berikut :
 Tombol START (  Indikator  Lampu
Hijau  Menyala  )  ,  Menyatakan  bahwa mesin dalam keadaan stand by / ready /
Run .  Setelah  botol  telah  di  letakkan  di box akhir steril maka botol selanjutnya bisa  diletakkan  dan  akan  langsung bergerak secara otomatis.
 Tombol STOP (  Indikator  Lampu Merah  Menyala  )  ,  Menyatakan  mesin dalam  keadaan  akan  berhenti.  Mesin akan  berhenti  setelah  botol  telah  tiba sampai  akhir  proses  (  botol  telah diletakkan  di box Akhir  ).  Setelah berhenti di awal, terus botol di letakkan maka  mesin  tidak  akan  memproses sampai  tombol START di  tekan kembali.
 Tombol  Selektor  Otomatis,  mesin melakukan  semua step dari  awal sampai akhir bergerak secara otomatis.
 Tombol  Selektor  Manual,  ada  tombol manual. Tombol tersebut ketika ditekan satu  kali  maka  akan  melakukan pergerakan hanya 1 kali/per step .
 Tombol Emergency , apabila tombol ini di  tekan  maka  mesin  akan  langsung berhenti total, dan buzzer akan
berbunyi. Tetapi setelah tombol
emergency dilepas  kembali  maka sistem  akan  melanjutkan  proses  tanpa harus mengulang dari awal.
 Indikator  merupakan  indikator  dari aktifnya  output  dari  PLC.  Seperti aktifnya solenoide , Motor dan lain-lain.

## VII. KESIMPULAN
Kontrol  suhu  yang  telah  dibuat  ini mempunyai  batas  suhu  100 o celsius.  Sistem sterilisasi pada mesin ini bekerja memanskan  benda  selama  10  detik  untuk benda non logam dan 15 detik untuk benda non logam. Waktu rata-rata yang
dibutuhkan untuk melakukan proses sterilisasi  botol  kaca  adalah  32,8  detik,
sedangkan  untuk  botol  logam  adalah  37,8 detik.  Sistem  ini  mempunyai  sistem pengaman  berupa  tombol emergency yang
berfungsi  mematikan  proses  kerja  ketika ditekan.  Penempatan thermocouple pada mesin  mempengaruhi  sensitivitas  dari
pengukuran  suhu  steril.  Rangkaian  sensor suhu bekerja dengan baik dengan penyimpangan yang kecil.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Deddy Rusmady. 1989.Mengenal Teknik Digital. Bandung : Penerbit Sinar Baru.
[2] Gatot Soedartono. 2001.Teknik
Digital. Surabaya : Penerbit Usaha
Nasional [3] Muhammad H.Rashid, (2004) Power Electronic Circuit, Deices and Applications, 3 rd Edition,
Prentice Hall.
[4] Soib bin Taib, 2001,’Elektronik kuasa: peranti dan litar, jilid 1 & 2’,
Pusat Kejuruteraan Elektrik dan Elektronik, USM Kampus
Kejuruteraan.
[5] M. Barmawi. 1996.Prinsip-prinsip
Elektronika. Jakarta : Penerbit
Erlangga.
[6] Warsito. S. 1994.Vademekum Elektronika. Jakarta : Penerbit
Gramedia.