Jambura Journal of Electrical and Electronics Engineering

## Rancang Bangun Kontrol Pengolahan Gula Aren Dengan  Programmable Logic Controller
Sukandar Sawidin
Teknik Listrik
Politeknik Negeri Manado Manado, Indonesia
sukandarsawidin@gmail.com Yoice R. Putung Teknik Listrik Politeknik Negeri Manado Manado, Indonesia yoiceputung@gmail.com
Anthoinete P.Y. Waroh Teknik Komputer Politeknik Negeri Manado Manado, Indonesia anthoinete.warohr@gmail.com Tracy Marsela Teknik Informatika Politeknik Negeri Manado Manado, Indonesia tracy@elektro.polimdo.ac.id Diterima : Mei 2023 Disetujui : Juni 2023 Dipublikasi
: Juli 2023
Abstrak—  Gula  aren  diperoleh  dari  nira  hasil  sadapan  pohon aren  dan  merupakan  salah  satu bahan baku dari pembuatan makanan maupun minuman.  Pembuatan  gula aren  yang  ada di    Desa  Tanggari  Minahasa  Utara  Sulawesi    Utara menggunakan  bahan  bakuair  nira  (saguer),  akan  tetapi  pada proses    pembuatan    gula    aren  masih  tradisional  dengan menggunakan  sepenuhnya  tenaga  manusia.  Penelitian  ini bertujuan untuk membuat  prototype  alat pengolah   gula   aren dengan  menggunakan  kontrol    Programable    Logic    Controler (PLC) dan monitoring   Human   Machine   Interface   (HMI), dilengkapi   dengan   sensor  thermostat   sebagai alat pengukur temperatur  pada  saat  proses  pemasakan   air   nira dengan gas   LPG   dan motor   wiper sebagai penggerak alat pengaduk. Hasil  pengujian  yang  dilakukan  untuk  air  nira  3  liter  dengan suhu  ±  100 0 C  diperoleh  gula  aren  750  gram.  Dengan menggunakan  kontrol  PLC  dan  monitoring  HMI  pada  alat pengolah gula aren ini diharapkan dapat meringankan tenaga pekerja   dan   mempercepat   proses   pengadukan   gula  aren sampai  mengental  sehingga      pada      akhirnya  dapat meningkatkan efisiensi produksi.

## Kata Kunci:Gula Aren,Motor Wiper, PLC dan HMI
Abstract - Palm sugar is obtained from the sap of palm tree tapping and is one of the raw materials for making food and drinks. The manufacture  of  palm  sugar  in  the  village  of  TanggariMinahasa Utara, North Sulawesi, uses sap (saguer) as the raw material, but the  process  of  making  palm  sugar  is  still  traditional,  using  full human power. This study aims to make a prototype of a palm sugar processing tool using Programable Logic Controler (PLC) control and Human Machine Interface (HMI) monitoring, equipped with a thermostat sensor as a temperature measuring device during the process of cooking sap water with LPG gas and a wiper motor as a driving force. mixer.From the results of tests carried out for 3 liters of sap water with a temperature of ± 100 0C, 750 grams of palm sugar was obtained.Using PLC control and HMI monitoring on  the  palm  sugar  processing  equipment  is  expected  to  relieve labor and speed up the process of stirring the palm sugar until it thickens so that in the end it can increase production efficiency.

## Keywords: Palm Sugar, Wiper Motor, PLC and HMI

## I. P ENDAHULUAN
Pohon aren merupakan tumbuhan multiguna memberikan  banyak  manfaat  bagi  kehidupan  masyarakat terutama  sebagai    salah    satu  bahan  baku  dari  pembuatan makanan maupun minuman.[1][2]
Kesejahteraan  masyarakat    Indonesia    dalam  bidang industri  khususnya  industri kecil perlu ditingkatkan.  Oleh karena  itu  peningkatan  sarana  atau    peralatan    yang berhubungan  dengan  proses  pengolahan  bahan  hasil  dalam industri  rumah  tangga  perludilakukan,    khususnya pengolahan  gula  aren.  Dimana  proses  pembuatan  gula  aren masih  menggunakan  cara  konvesional  yaitu    air    nira  dari pohon aren dituangkan dalam wajan untuk dimasak dengan tungku kayu api  dan  diaduk dengan centong kayu sampai mengering  dan  warnanya  berubah  menjadi  coklat  dan kental.[3][4][5]
Berdasarkan  masalah  tersebut  maka  akan  dirancang prototype  alat  pengolahan  gula  aren    dan  kontrol Programmable  Logic  Controller (PLC)  dengan  monitoring Human  Machine    Interface (HMI).    Dengan  alat  ini diharapkan  dapat  meringankan  tenaga  pekerja      dan mempercepat      proses      pengadukan      gula    aren  sampai mengental  sehingga      pada      akhirnya  dapat  meningkatkan efisiensi produksi.[6][7][8][9][10][11][12]
Kelebihan  dari  penelitian  ini  adalah  dapat  melakukan pengolahan  gula  aren  menjadi  gula  semut  dengan  control PLC  sehingga  pada  proses  pengolahan  tidak  perlu  tenaga manusia  dan  kekurangannya  bila  aliran  listrik  padam  harus menyiapkan  genset  untuk  mengaktifkan  peralatan  control. [10][11][12]
T. Pangaribowo, H. Yulianda (2016), Membuat Kontrol dan  Monitoring  Suhu  yang  diterapkan  pada Building  Auto System ,  kelemahannya  harus  terkoneksi  dengan  PC  untuk monitoring koneksi PLC dengan sensor suhu. [13] [14]
N.  Wicaksono  dan  U.  Fadlilla  (2021),    Membuat prototype Pengaduk Pengolahan Gula Kelapa dengan motor PG28 dengan kontrol sensor suhu dan tekanan, kelemahannya pembacaan sensor tekanan tidak akurat karena terdapat banyak udara dalam panci saat dipanaskan. [12] [15]

## I. METODE PENELITIAN
Untuk  mengetahui  proses  pembuatan  gula  aren  dengan PLC  dilakukan  penelitian  pengkajian  pada  sistem  kontrol. Penelitian  yang  akan  dilaksanakan  dengan  tahapan-tahapan sebagai  berikut:  Merancang  prototype  alat  pengolahan  gula aren,  merancang  box  panel  gula  aren,    perancangan  blok
diagram      sistem  kontrol,  diagram  alir,    merancang power supply , driver  relay ,  lampu  indikator,  motor  wiper, thermostat,    merancang  program  PLC,  merancang  tampilan HMI  dan  pengujian  sistem  kontrol  pengolahan  gula  aren yang  terintegrasi  untuk  mempermudah  dalam  proses pembuatan perangkat keras.

## A. Perancangan Alat Pengolahan Gula Aren
Perancangan alat pengolahan gula aren seperti terlihat pada gambar 1.

## Gambar 1.  Perancangan Alat Pengolahan Gula Aren
Alat  pengolah  gula  aren  yang  dibuat  menggunakan bahan dasar seperti besi siku U,besi kotak,dan besi beton, dan besi  kotak.  Alat  pengolah  gula  aren  ini  memiliki  ukuran keseluruhan dengan panjang = 116cm, lebar = 58 cm, tinggi = 83cm.

## B. Perancangan Alat Pengaduk Gula Aren
Perancangan  alat  pengaduk  gula  aren  seperti  terlihat pada gambar 2.

## Gambar 2. Perancangan Alat pengaduk Gula Aren
Alat  pengaduk  ini  dibuat  dengan  bahan  stainless  dan memiliki ukuran Panjang = 44cm dan tinggi stick pengaduk =41cm, pada bagian bawah alat pengaduk di rancang dalam bentuk  setengah  lingkaran  karena  menyusuaikan  dengan bentuk dari wajan yang berukuran dengan diameter 55,88 cm.

## C. Perancangan Box Panel Kontrol Pengolahan Gula Aren
Perancangan box panel seperti terlihat pada gambar 3, dengan ukuran P=60 cm, T=40 cm dan L=20 cm.
Gambar 3. Perancangan Box Panel Kontrol

## D. Blok Diagram Sistem Kontrol Pengolahan Gula Aren
Pada  gambar  4.  Bila  Sistem  diaktifkan  maka  tombol selector harus ditekan pada posisi manual atau otomatis. Bila dipilih selector kontrol manual maka saat tombol Push Button Start ditekan, Relay akan bekerja untuk menjalankan Motor Wiper  dan  lampu  indicator  kontrol  manual  menyala  Jika tombol  Stop  Button  atau  tombol  Emergency  ditekan  maka sistem tidak akan bekerja.

## Gambar 4. Blok Diagram Sistem
Bila Selektor yang dipilih adalah kontrol otomatis maka PLC  dan    HMI  akan  aktif  dan  lampu  indikator  otomatis menyala serta thermostat memonitor temperature. Pada HMI bila  tombol  Start  ditekan  maka  PLC  akan  mengaktifkan Relay untuk menjalankan motor wiper, bila tombol Stop atau Emergency  pada HMI ditekan maka motor wiper berhenti.
E . FlowChart Sistem Kontrol Pengolahan Gula Aren Flowchart  sistem  kontrol  pengolahan  gula  aren  dapat dilihat pada gambar 5.
Penjelasan Flowchart gambar 5. :
Saat  Sistem  diaktfikan  selektor  otomatis  dipilih  untuk mengaktifkan  PLC  dan  HMI  pada  wadah  wajan  di  pilih apakah air nila yang telah dimasak  1 liter, 2 liter atau 3 Liter. Setelah  pilihan  air  nila  ditentukan  misalkan  1  liter  maka proses  pemanasan  dilakukan  menggunakan  kompor  LPG dengan suhu ± 100 0 C dan motor wiper bekerja menggerakkan pengaduk,  bila  air  nila  sudah  kental  dan  berwarna  coklat maka  sistem  dimatikan.  Setelah  gula  nira      mengering selanjutnya di ditimbang.

## Gambar 5. Flowchart Pengolahan Gula Aren

## F.  Perancangan Rangkaian Kontrol Sistem
Perancangan  rangkaian  control  system  seperti  terlihat pada gambar 6.
Gambar 6.Perancangan Rangkaian Kontrol Sistem
Keterangan :
✓ Jika MCB1 ON dan Selektor1 yang dipilih dan tombol Start ditekan maka Relai R1 akan aktif dan lampu1 akan menyala.  Jika  tombol      Stop  atau  tombol  Emergency ditekan  maka  Relay1  dan  Lampu1  tidak  bekerja.  Bila MCB2  ON  maka  Thermostat  akan  memonitoring temperatur ruangan. Jika MCB2 OFF maka Thermostat tidak bekerja.
✓ Jika  MCB1 ON  dan selector 2 yang dipilih maka PLC dan  HMI  akan  bekerja.  Bila  tombol  Start  pada  HMI
ditekan  maka  PLC  akan  mengaktifkan  Relay  2.  Jika tombol Stop pada HMI ditekan Relai 2 tidak bekerja.
✓ Bila  MCB2  ON  maka  Thermostat  akan  memonitoring temperature  ruangan  dan  temperature  yang  diatur.  Jika MCB2 OFF maka Thermostat tidak aktif.

## G. Perancangan program PLC
Pembuatan program Ladder Diagram PLC Wecon Series LX3V.menggunakan Software Wecon PLC Editor. Software ini  juga  mendukung  koneksi  dengan  HMI.  Program  Lader Diagram seperti terihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Program Ladder Diagram PLC Wecon LX3V Bahasa  Pemograman  pada  software  Wecon  PLC  Editor hanya menggunakan Ladder Diagram.
✓ Bila tombol Start (X001) di tekan maka  output (Y000) akan aktif dan anak kontak (Y000) dari NO menjadi NC sehingga  output  (Y000)  akan  aktif  terus  walaupun tombol  start  di  lepas.  Bila  tombol  Stop  ditekan (X000) maka  output  (Y000)  dan  anak  kontak  (Y000)  akan kembali normal.
✓ Untuk alamat input memori M1 digunakan untuk tombol Start pada HMI dan input memori M0 untuk tombol Stop pada  HMI.  Output  (Y000)  digunakan  sebagai  lampu pada HMI.

## H. Perancangan HMI (PIStudio)
Perancagan Human  Machine  Interface (HMI)  seperti terlihat pada gambar 8.

## Gambar 8. PerancanganTampilan HMI
Bila tombot Start ditekan Lampu Menyala dan Motor bekerja menggerakkan  pengaduk,  bila  tombol  stop  ditekan  Lampu padam dan motor tidak bekerja.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada gambar 9.menunjukan hasil pembuatan prototype alat pengolahan gula aren yang terdiri dari beberapa bagian yaitu:  Kontrol  Panel,  alat  pengaduk,  tempat  wajan  dan kompor gas.
Gambar 9. Prototyep Alat Pengolah Gula Aren

## A. Pengujian Kontrol Manual Pengolahan Gula Aren
Pada  gambar10.  Selektor  diputar  pada  posisi  manual (gambar 10a) selanjutnya tombol Start ditekan (gambar 10b), lampu  indicator  kontrol  manual  menyala  dan  Relay  akan bekerja menjalankan Motor Wiper untuk memutar pengaduk serta  thermostat  akan  memonitor  temperature,  jika  tombol Stop atau tombol Emergency ditekan maka sistem tidak akan bekerja.

## Gambar 10. Pengujian Kontrol Manual

## B. Pengujian Kontrol Otomatis Pengolahan Gula Aren
Pengujian operasi kontrol otomatis pengolahan gula aren seperti terlihat pada gambar 11 di bawah ini.

## Gambar 11. Pengujian Kontrol Otomatis
Pada Gambar 11. Selektor diputar pada posisi otomatis (Gambar  11a)  maka  lampu  indikator  kontrol  otomatis  akan menyala  (gambar  11b),  PLC  dan    HMI  akan  aktif  serta thermostat  akan  memonitor  temperatur.  Pada  HMI  bila tombol  Start  (gambar  11c)  ditekan  maka  PLC  akan mengaktifkan  Relai  sehingga  motor  wiper  bekerja,      jika tombol  stop  ditekan  pada  HMI,  maka  sistem  tidak  akan bekerja.

## C. Pengujian Alat Pengolahan Gula Aren
1. Siapkan air nira yang sudah diambil dari pohon nira dengan kadar keasaman pH 6-7, dan nira dimasak terlebih dahulu dengan waktu kurang lebih 15-20 menit dan dengan suhu 90-100 o C.supaya nira tidak menjadi asam,
Gambar 12. Air Nira yang sudah dimasak
2. Aktifkan MCB dalam panel untuk mengaktifkan PLC dan HMI supaya siap beroperasi, setelah itu thermostat control akan  mulai  mengukur  suhu  ruangan  30,6 o C  seperti  pada gambar 13.
Gambar 13. Kontrol Diaktifkan
3. Tuangkan bahan baku air nira (1 liter) kedalam wajan alat pengolah gula aren,
(a) ( b ) (a) ( b)
(c)

## Gambar 14. Kontrol otomatis
4.   Nyalakan konpor gas untuk memulai proses pemasakan, setelah  itu  tekan  tombol  start  pada  box  listrik  untuk menghidupkan  motor  wiper  agar  mulai  proses pengadukan,
5.   Air nira akan mendidih pada waktu 4.32 menit dengan suhu  54,3 o C. Dan air nira akan terus mendidih sampai air nira mengental.
Gambar 15. Pengolahan Gula Aren
6.  setelah nira mengental pada waktu 13.14 menit dengan suhu  80,3 o C,  maka  api  mulai  dikecilkan  dan  motor wiper terus mengaduk gula aren.
Gambar 16. Air Nila Mengental
7.  setelah  nira  yang  kental  mulai  mengering  pada  waktu 20.40  menit  maka  tekan  tombol  stop  untuk menghentikan proses pengadukan,
Gambar 17.  Air Nila Mulai Mengering
8.   Setelah itu dilanjutkan proses penghancuran nira yang sudah  mongering  dengan  menggunakan  tenaga manusia dan sendok kayu untuk menghancurkan nira
yang sudah mengering dan menjadi bubuk kasar.

## Gambar 18. Proses Penghancuran Nira yang Mengering
9.      Nira  yang  sudah  dihancurkan  dalam  wajan  alat pengolah  gula  aren  dan  menjadi  bubuk  kasar dilanjutkan  proses  penimbangan  gula  aren  bubuk. Hasil  gula  aren  bubuk  dari  air  nira2  liter  yaitu  550 gram.
Gambar 19. Penimbangan Hasil Pembuatan Gula Aren
Dari  hasil  pengujian  yang  dilakukan  sebanyak  3  kali dengan hasil seperti pada tabel 1.
Tabel 1. Pengujian air nira menjadi gula aren
Berdasarkan tabel 1 hasil pembuatan gula aren menggunakan kapasitas nira 1 liter , 2 liter dan 3 liter dengan waktu yang berbeda. Untuk air nila 1 liter memerlukan waktu sekitar 20 menit, bila 2 liter nira memerlukan waktu sekitar 32  menit dan bila air nila 3 liter memerlukan waktu 34  menit.
Gambar 20. Grafik hasil air nira menjadi gula aren

## III. K ESIMPULAN
Setelah  dilakukan pengujian dari hasil  penelitian  pada prototype  alat  pengolahan  Gula  Aren  diperoleh  Sistem kontrol  pengolahan  gula  aren  bisa  dikontrol  dengan  cara manual  atau  secara  otomatis  menggunakan  PLC  dan Monitoring  HMI  bekerja  dengan  baik  sesuai  yang diharapkan. Alat Pengolahan Gula Aren   yang dihasilkan air nila  sebanyak  1  Liter  setelah  diproses  menghasilkan150 gram gula aren, Bila air nila 2 Liter diperoleh 550 gram gula
aren dan bila air nila 3 liter diperoleh 750 gram gula aren. Disarankan  untuk  pembuatan  gula  aren,  hasil  endapan  air nila memiliki range pH 6-7 agar pengolahan gula aren lebih berkualitas.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada P3M Politeknik  Negeri  Manado  yang  telah  memfasilitasi penelitian  ini  dan  Pengelola  Jambura  Journal  of  Electrical and  Engineering  (JJEEE)  Jurusan  Teknik  Elektro  Fakultas Teknik  Universitas  Negeri  Gorontalo,  sebagai  sarana berbagi dan bertukar pikiran demi perbaikan  penelitian ini, seta  semua  pihak yang  tidak dapat  disebutkan  satu  persatu sehingga karya tulis ini bisa  terlaksana.

## R EFFERENSI
[1]  D. Natawijaya and U. Suhartono, “Analisis Rendemen Nira dan Kualitas Gula Aren (Arenga pinnata Merr.) di Kabupaten Tasikmalaya,” J. Agroforestri Indones. , vol. 1, no. 1, pp. 57–64, 2018.
[2]  M.  Pongoh,  “Analisis  Penerapan  Manajemen  Rantai Pasokan Pabrik Gula Aren Masarang,” J. EMBA J. Ris. Ekon.  Manajemen,  Bisnis  dan  Akunt. ,  vol.  4,  no.  3, 2016.
[3]  I. M. Suardana, R. Amrul, S. A. Wijayanto, S. Hidayat, and F. F. Rusdi, “Bangkit Dengan Usaha Gula Aren Di Masa Covid 19”.
[4]  M. Meldayanoor, A. G. Ilmannafian, and F. Wulandari, “Pengaruh  Suhu  Pengeringan  Terhadap  Kualitas Produk Gula Semut dari Nira,” J. Teknol. Agro-Industri , vol. 6, no. 1, pp. 1–8, 2019.
[5]  N.  Tanra,  H.  Syam,  and  A.  Sukainah,  “Pengaruh Penambahan  Pengawet  Alami  terhadap  Kualitas  Gula Aren  (Arenga  pinnata  Merr.)  yang  Dihasilkan,” J. Pendidik.  Teknol.  Pertan. ,  vol.  5,  no.  2,  pp.  83–96, 2019.
[6]  S.  Ramadhani  and  R.  T.  Wahyuni,  “Rancang  Bangun Human Machine Interface pada Kontrol dan Monitoring dalam Pengujian Kualitas Air di Sand Filter Tank pada Water Treatment Plant Berbasis PLC,” ABEC Indones. , pp. 414–422, 2023.
[7]  E.  Damayanti,  “Rancang  Bangun  Sistem  Kontrol  Dan Monitoring  Proses  Pengisian  Air  Pada  Toren  Dengan Interface  Hmi  Weintek  Mt6070ih  Dan  Smartphone Android,” J. TEDC , vol. 14, no. 3, pp. 237–248, 2020.
[8]  A.  Susanto  and  I.  Kurniawan,  “Prototype  Dan  Desain Alat Mesin Conveyor Penghitung Barang Berbasis PLC Dan Aplikasi HMI Android,” J. Tek. Elektro , vol. 5, no. 2, 2022.
[9]  G.  Wibisono  and  K.  Priyanto,  “Kontrol  dan  monitor sistem  otomasi  automatic  water  treatment  system berbasis  plc  menggunakan  hmi  weintek  mt8071ip,” Teknika , vol. 6, no. 4, pp. 149–156, 2020.
[10]  M.  A.  Uddin,  R.  P.  Astutik,  and  H.  Ariwianto, “Implementasi  Plc  Outseal  Sebagai  Pengontrol  Suhu Ruangan  Peternakan  Burung  Walet  Dengan  Tampilan HMI,” J. JE-UNISLA Electron. Control. Telecomunication, Comput. Inf. Power Syst. , vol. 8, no. 1, pp. 62–66, 2023.
[11]  H.  Hasan,  W.  Heyawan,  I.  Suharto,  and  M.  Yuwono, “Aplikasi  Kontrol  Dan  Monitoring  Pada  Proses Pencucian  Mobil  Otomatis  Berbasis  PLC  Outseal  dan HMI Haiwell Untuk Modul Peraga Praktikum Otomasi Dasar,” J. Elit , vol. 3, no. 2, pp. 22–31, 2022.
[12]  B. R. R. Fakhrunnia, M. Fauziyah, and D. Dewatama, “Kontrol Suhu Menggunakan Metode PID untuk Proses Pemasakan Nira Pada Alat Pembuat Gula Merah Tebu,” J. Elkolind J. Elektron. dan Otomasi Ind. , vol. 3, no. 2, pp. 27–32, 2020.
[13]  T. Pangaribowo and H. Yulianda, “Sistem Monitoring Suhu Melalui Sistem Komunikasi Programmable Logic Controller To Personal Computer,” J. Teknol. Elektro , vol. 7, no. 3, p. 143008, 2016.
[14]  Siswanto,  W.  Gata,  and  R.  Tanjung,  “Kendali  Ruang Server Menggunakan Sensor Suhu DHT 22, Gerak Pir dengan Notifikasi Email,” Pros.  Semin.  Nas.  Sist.  Inf. dan Teknol. Inf. , vol. 3584, pp. 134–142, 2017.
[15]  N.  Wicaksono  and  U.  Fadlillah,  “Prototipe  Otomatis Pengaduk Pengolahan Gula Kelapa Bubuk
Menggunakan  Motor  Pg  28  Berbasis  Arduino  Nano.”
Universitas Muhammadiyah Surakarta, 2021.