## 
Abstract —  Currently  size  of  Integrated  Circuits  (IC)  become smaller  while  it  needs  more  information  on  its  label.  Therefore 2D  data  matrix  is  use  to  replace  standard  character  for  the identification. To improve laser  mark  machine capabilities to be able  to  read  2D  data  matrix,  a  2D  reader  system  is  required  to integrate  with  existing  laser  mark  machine.  This  study  aims  to develop  2D  reader  system  that  can  read  2D  data  matrix  and communicates with laser mark machine automatically. Communication  between  2D  reader  system  and  laser  mark machine  was  done  through  Programmable  Logic  Control  (PLC) inside the machine using serial (RS-232) by utilizes available data memories  inside  the  PLC.  The  experimental  result  indicates  the 2D reader system able to communicate with laser mark  machine and it can differentiate readable and unreadable 2D data matrix. Unreadable  2D  Code  was  caused  by  different  process  on  the tested material. The readable 2D Code through Chemical Deflash – Water Jet (CD-WJ) process while the unreadable 2D Code run without CD-WJ.
Keyword: Data matrix, reader, PLC, serial.

## I. PENDAHULUAN
Pada  dunia  industri  perakitan Integrated  Circuit (IC) terdapat  beberapa  proses  yang  digunakan  dan  salah  satunya adalah  proses  Marking.  Pada  proses  ini  bagian  penutup  IC ( compound / lid ) diberi merk / nama menggunakan sinar laser sesuai  dengan  permintaan.  Merk  IC  ini  memiliki  beberapa informasi  mulai  dari  nama/logo,  jenis  dan  tanggal  pembuatan IC.
Selain  informasi  diatas,  saat  ini  pelanggan  mengharapkan adanya  fungsi anti  mixing untuk  menghindari  bercampurnya IC  antara  lot  satu  dengan  lainnya  dan  bahkan  untuk traceability .  Setiap  IC  yang  dirakit  memiliki  informasi  yang dibuat  sedemikian  rupa  sehinga  jika  terjadi  kesalahan  akan memudahkan untuk mencari penyebabnya.
Dengan  banyaknya  informasi  yang  ada  pada  IC  dengan ukuran  yang  kecil  tidak  memungkinkan  untuk  menggunakan standar  huruf  ataupun  angka.  Sehingga  diperlukan  perubahan data  kedalam  bentuk  2D data  matrix .  Oleh  karena  itu  untuk memenuhi  persyaratan  dan  harapan  pelanggan,  perusahaan semikonduktor  harus  mengikuti  perubahan.  Dalam  hal  ini
perlu adanya suatu sistem pembaca 2D data matrix yang dapat berkomunikasi  atau  berintegrasi  dengan  mesin  Laser  Mark yang sudah ada.
Pada  penelitian  akan  dibuat  komunikasi  dari  mesin  Laser Mark yang menggunakan PLC dengan sistem pembaca 2D.

## II. TINJAUAN TEORI

## A. Marking
Marking  adalah  salah  satu  proses  dalam  industri  perakitan IC  yang  bertujuan  untuk  memberikan  merk  atau  nama berdasarkan permintaan pelanggan. Pemberian nama dilakukan pada bagian compound/lid menggunakan sinar laser. Material yang akan diproses dimasukkan ke dalam magazine dan ditempatkan pada unloader , kemudian posisi/arah material akan  di  cek  pada  proses Pre  Mark / Orientation  Inspection sebelum  masuk  proses  Laser  Marking.  Setelah  proses  laser, merk  yang  sudah  dibuat  akan  dicek  pada  area Post  Mark Inspection lalu diteruskan ke Unloader .
Gambar 1. Diagram Block Proses Mesin Laser Marking [1]

## B. Kamera 2D
Kamera  yang  digunakan  adalah  merek  KEYENCE  SR- 1000.  Kamera  memiliki  sistem  pencahayaan  sendiri  dan pengaturan fokus secara otomatis.

## Komunikasi Sistem Pembaca 2D Dengan Mesin Laser Marking Berbasis PLC
M. Syafei Gozali, S.T., M.T. 1 and Marhasak Parsaoran 2
1,2 Politeknik Negeri Batam
Program Studi Teknik Mekatronika
* Email: 1 syafei@polibatam.ac.id , 2 mparsaoan@gmail.com

## Gambar 2 KEYENCE SR-1000 [2]
KEYENCE  SR-1000  dapat    membaca  2D Code dan Barcode .  Kode  yang  berhasil  dibaca  akan  diterjemahkan  ke dalam  bentuk  numerik  dan  dikirim  ke  sistem  laser  yang kemudian  digunakan  sebagai  data  yang  akan  digunakan  pada proses laser. Komunikasi bisa dilakukan  menggunakan  serial, USB dan Ethernet.
C. Barcode
Bar Code atau biasa ditulis Barcode adalah gambar berupa garis yang biasa terdapat  pada sebuah produk yang digunakan untuk  mewakili  angka  yang  berisi  informasi  sebuah  produk. Barcode terdiri dari 5 bagian yaitu quite zone , start character , data , check  digit dan stop  character seperti  telihat  pada Gambar 3. Format Barcode .
Gambar 3.  Format Barcode [3]
Barcode hanya bisa berisi 30 karakter, sehingga kode yang dapat  memuat  data  yang  lebih  banyak  dibuat  dalam  bentuk kode 2D. Kode 2D dapat berisi data hampir seratus (100) kali lebih  banyak  dan  ukuran  yang  sepuluh  (10)  kali  lebih  kecil dibandingkan dengan barcode . Terdapat 2 jenis kode 2D yaitu jenis stack dan matrix . Jenis stack terdiri dari barcode yang ditumpuk secara vertikal pada sebuah  segi  empat  seperti  terlihat  pada  Gambar  4.  2D  Jenis Stack sedangkan  jenis matrix disusun  dari  kotak-kotak  atau titik-titik  kecil  yang  berbentuk  kotak  seperti  terlihat  pada gambar 5. 2D Jenis Matrix .
Gambar 4. 2D Jenis Stack [4] Gambar 5. 2D Jenis Matrix [4]

## D. Pemograman PLC.
Terdapat  beberapa  cara  atau  desain  yang  digunakan untuk melakukan pemrograman pada PLC  yaitu : 1) Boolean Logic Design
Pada  perancangan  menggunakan  desain  Boolean  dapat membuat fungsi logic yang lebih sederhana.
2) Structured Logic Design
Perancangan ladder diagram  dengan  menentukan  urutan kerjanya, biasanya menggunakan fungsi SET dan RESET. 3) Flow Chart Based Design
Disain  pemograman  dengan  menggunakan  Diagram  Alir (flowchart) sangat ideal  untuk suatu proses  yang  memiliki langkah-langkah  ( Step )  yang  berurutan. Step akan dieksekusi  dalam  urutan  yang  dapat  berubah  sebagai  hasil dari beberapa keputusan. Blok yang digunakan dihubungkan  dengan  menggunakan  arah  panah  untuk menunjukan  urutan step .  Setiap  blok  mempunyai  arti sendiri,  berikut  beberapa  blok  yang  digunakan  dalam flowchart . 4) State Based Design Pada  perancangan  dengan State  Based yaitu  dengan membuat  suatu state (keadaan)  dari  suatu  sistem,  yang kemudian  dihubungkan    dengan state lainnya  dengan menggunakan transisi.

## E. Komunikasi PLC.
Komunikasi  antara  C200HX  dan  komputer  untuk pemrograman  ataupun  sebagai User  Interface menggunakan komunikasi serial RS-232.
Terdapat  2  jenis  komunikasi  RS232  yang  bisa  digunakan pada PLC OMRON C200HG:
1) Internal Host Link
Komunikasi  antara  PLC  DB-9  dengan  komputer menggunakan  DB-9  memiliki  konfigurasi  seperti  Gambar 6. Konfigurasi RS-232 DB-9 ke DB-9 .
Gambar 6.  Konfigurasi RS-232 DB-9 ke DB-9 [5]
2) External Host Link (Communication Board) Komunikasi  antara communication  board dengan  DB-25 dan  komputer  DB-9  memiliki  konfigurasi  seperti ditunjukkan Gambar 7. Konfigurasi RS-232 DB-25 ke DB- 9.
Gambar 7. Konfigurasi RS-232 DB-25 ke DB-9 [6]

## III. PERANCANGAN SISTEM

## A. Rancangan Diagram
Pada  penelitian  dilakukan  pembuatan  komunikasi  antara mesin  Laser  Mark    dan  sistem  pembaca  2D,  seperti  terlihat pada Gambar 8. Blok Diagram Sistem Otomasi.
Gambar 8. Blok Diagram Sistem Otomasi
TABEL I AKSES SERVER DAN LASER PC MELALUI ETHERNET Deskripsi Diakses oleh Keterangan Server (SQL) Laser PC 2D Reader PC Membaca data kolom SCT_Flag pada  SQL  Server untuk menentukan fungsi 2D Laser PC - 2D Reader PC Membaca  data  hasil pembacaan Barcode Reader dan mengirim  data  hasil pembacaan 2D.
Data pembacaan dari Barcode Reader pada komputer laser akan dibaca oleh sistem pembaca 2D (2D Reader ). Kemudian sistem  pembaca  2D  akan  membaca  informasi  yang  berada  di server  yang  sesuai  dengan  hasil  pembacaan Barcode  Reader . Jika  data  bernilai  1  maka  sistem  pembaca  2D  akan  mengirim sinyal  ke  PLC  untuk  mengaktifkan  fungsi  2D  pada  PLC  dan menonaktifkan  fungsi Orientation  Inspection .  Sedangkan  jika data  bernilai  0  maka  sistem  pembaca  2D  akan  mengirimkan sinyal  ke  PLC  untuk  mengaktifkan  fungsi Orientation Inspection dan memonaktifkan fungsi 2D.
Pada saat fungsi 2D aktif dan sistem pembaca 2D mendapat sinyal  dari  PLC  untuk  membaca,  maka  sistem  pembaca  2D
akan  memberikan  sinyal  kepada  kamera  untuk  melakukan pembacaan.  Jika  kamera  dapat  membaca  2D data  matrix kemudian sistem akan  mengirim data  hasil pembacaan 2D  ke komputer  laser  dan  sinyal Good (G)  ke  PLC  sedangkan  jika kamera  tidak  dapat  membaca  2D data  matrix maka  sistem hanya mengirim kan sinyal No Good (NG) ke PLC.

## B. Rancangan Perangkat Keras
Peralatan yang digunakan pada penelitian adalah kamera 2D KEYENCE  SR-1000  yang  terhubung  dengan  komputer menggunakan  kabel  Ethernet  dan  PLC  dengan  komputer secara  serial  seperti  terlihat  pada  Gambar  9.  Desain  Lokasi Kamera dan Komputer.
Gambar 9.  Desain Lokasi Kamera dan Komputer

## C. Rancangan Perangkat Lunak.
Terdapat  dua  perangkat  lunak  yang  digunakan  pada penelitian, yaitu:

## 1) Program PLC
Penelitian  menggunakan  ladder  diagram  akan  dibuat berdasarkan Flowchart  Based  Design seperti  Gambar  10. Flowchart  Program  PLC.  Sistem  pembaca  2D  akan  aktif jika  kondisi  material  yang  akan  diproses  memiliki informasi bahwa material menggunakan fungsi 2D Code .
Gambar 10. Flowchart Program PLC
Pada  saat  terjadi error akan  muncul message di  PC handler ,  untuk  membersihkan error dilakukan  dengan menekan  tombol Error  Reset . Error yang  disebabkan karena  strip  tidak  ada  di  area  orientasi  dapat  di-reset setelah  penyebabnya  diperbaiki  sedangkan error yang terjadi  karena  hasil  pembacaan No  Good (NG), strip/material tersebut akan  langsung di transfer ke Reject Bin tanpa ada proses pemberian merk oleh Laser.
2) Program C Sharp (C#).
Program  yang  dibuat  menggunakan  C#  akan  melakukan komunikasi antara Server, komputer Laser, kamera 2D dan PLC seperti Gambar 8 Blok Diagram Sistem Otomasi.

## IV. HASIL DAN ANALISA
A. Hasil Pengujian Komunikasi Program C# dan PLC.
Komunikasi  antara  program  C#  pembaca  2D  dan  PLC menggunakan komunikasi serial. Untuk memperoleh komunikasi  yang  baik  dilakukan  pengujian  selama  60  detik untuk  4  nilai delay yang  berbeda. Delay yang  digunakan adalah  10ms,  100ms,  500ms  dan  1000ms.  Data  yang  dikirim program C#  adalah @00RD0200001055*CR sedangkan yang diterima  adalah  @00RD000001000100000000000000000000 00000000000056*CR.
TABEL II

## COMMAND FORMAT
Node No Header Code Address Address # FCS Terminator @ 00 RD 0200 0010 55 *CR
@00 : No unit Hostlink RD  : Header code untuk membaca data memori PLC 0200 : alamat data memori yang akan dibaca 0010 :  jumlah  data  memori  yang  akan  dibaca  mulai  dari  data memori 200 55 : frame checksum untuk memeriksa data yang dikirim *CR :  batas akhir pengiriman data
TABEL III
RESPONSE FORMAT Node No Header Code End Codes Read Data FCS Terminator @ 00 RD 00 0001000100000 0000000000000
00000000000000
56 *CR
@00 : No unit Hostlink
RD  : untuk membaca data memori PLC 00 : indikator data yang dikirim tidak ada kesalahan 0001000100000000000000000000000000000000 :  nilai  data yang terdapat pada data memori mulai dari 200 sampai 209 55 : frame checksum untuk memeriksa data yang dikirim *CR :  batas akhir pengiriman data
TABEL IV
DATA TRANSMIT / RECEIVE
Delay Jumlah Data Sample data yang dikirim dan diterima Write Read 10 2910 478
Pada  komunikasi  serial  menggunakan delay 10ms  terjadi overlap antara  data  yang  dikirim  dan  yang  diterima, sebelum data diterima aplikasi sudah mengirim data baru.
100 602 601
Pada  komunikasi  serial  menggunakan delay 100ms  terjadi data  kesalahan  penerimaan  data  pada  detik  ke  58,  hanya sebagian data yang diterima dan menjadi satu dengan data yang baru.
500 119 119
Pada  komunikasi  dengan delay 500  ms  tidak  terjadi perbedaan jumlah data yang dikirim dan diterima.
1000 60 60
Pada  komunikasi  dengan delay 1000  ms  tidak  terjadi perbedaan jumlah data yang dikirim dan diterima.

## B. Hasil Pengujian sistem pembaca 2D
Pada  saat  program  C#    aktif  dan  membaca  nomor  lot dengan  data  SCT=1  maka  fungsi  pembaca  2D  aktif  dengan indikator  ENABLE  berwarna  merah  seperti  Gambar  11. Fungsi  Pembaca  2D  Aktif  sedangkan  pada  saat  data  SCT=0 maka  fungsi  pembaca  2D  tidak  aktif  dengan  indikator DISABLE  berwarna  merah  seperti  terlihat  pada  Gambar  12. Fungsi Pembaca 2D Tidak Aktif.
Pada  kondisi  program  C#  ENABLE  dan  menerima  sinyal Start  maka  program  akan  membaca  2D  dengan  indikator START  berwarna  hijau  seperti  terlihat  pada  Gambar  13. Program C# Menerima Sinyal Start.
Kondisi  pada  saat  program  C#  dapat  membaca  2D  data matrix  dapat  dilihat  seperti  Gambar  14.  Program  C#  Dapat Membaca  2D  Data  Matrix.  Pada  Reader  terdapat  kotak berwarna hijau di sekeliling gambar 2D data matrix, indikator
Pass pada Data I/O akan berwarna merah dan pada log tedapat data numerik 2D data matrix hasil pembacaan.
Sedangkan  kondisi  pada  saat  program  C#  tidak  dapat membaca  2D  data  matrix  dapat  dilihat  seperti  Gambar  15. Program  C#  Tidak  Dapat  Membaca  2D  Data  Matrix.  Pada Reader  tidak  terdapat  kotak  berwarna  hijau  di  sekeliling gambar  2D  data  matrix,  indikator  Fail  pada  Data  I/O  akan berwarna merah dan pada log tedapat kondisi error  : ”Unable read the barcode” dan “2D Reader Fail”.
Gambar 11.  Fungsi Pembaca 2D Aktif
Gambar 12.  Fungsi Pembaca 2D Tidak Aktif
Gambar 13.  Program C# Menerima Sinyal Start
Gambar 14.  Program C# Dapat Membaca 2D Data Matrix
Gambar 15.  Program C# Tidak Dapat Membaca 2D Data Matrix
TABEL V HASIL PEMBACAAN PROGRAM C#

## TABEL VI PERBANDINGAN WAKTU PEMBACAAN ORIENTASI DAN 2D
DATA MATRIX No Pembaca Orientasi (ms) Pembaca 2D (ms) 1 136 49 2 167 51 3 152 50 4 136 50 5 152 50 6 167 51 7 167 51 8 167 50 9 167 52
10 151 51

## C. ANALISA
Komunikasi PLC dengan CPU yang hanya  memiliki 1 port serial  RS-232  seperti  OMRON  C-200HX  dapat  dilakukan dengan  lebih  dari  satu  komputer  /  program.  Tambahan komunikasi  serial  dapat  dilakukan  dengan  menggunakan tambahan hostlink yang  dipasang  pada back  plane .  Hardware yang  digunakan  adalah    modul  komunikasi  C200H-LK201- V1.  Berdasarkan  data  dari  Tabel.  IV, delay 10ms  dan  100ms memiliki  jumlah  data  yang  berbeda  antara transmit dan receive .  Sedangkan  dengan  menggunakan delay 500ms  dan 1000ms, memiliki jumlah data yang sama antara transmit dan receive . Program C# yang dibuat dapat membedakan 2D data matrix yang  bisa  terbaca  ataupun  tidak,  kondisi  ini  dapat  dilihat seperti Gambar 14. Kondisi Program  C# Dapat Membaca 2D Data  Matrix dan  Gambar  15.  Kondisi  Program  C#  Tidak Dapat Membaca 2D Data Matrix . Hasil percobaan aplikasi dapat dilihat pada TABEL V. Dari data  ini  dapat  dilihat  bahwa  terdapat  kondisi  dimana  sistem tidak dapat membaca 2D data matrix . Kondisi ini dikarenakan perbedaan  proses  di End  Of  Line (EOL)  pada dummy yang digunakan. Dummy yang  terbaca  melewati  proses Chemical Deflash – Water Jet (CD-WJ) setelah proses Molding dan Post Mold Cure (PMC), sedangkan dummy yang tidak terbaca tidak melalui proses CD-WJ. Pembacaan  2D data  matrix memiliki  waktu  yang  lebih cepat  dibandingkan  dengan  waktu  pembacaan  orientasi. Kondisi  ini  dapat  dilihat  pada  TABEL  VI.  Berdasarkan  data tersebut  penambahan  sistem  pembaca  2D data  matrix tidak mempengaruhi waktu proses pada mesin laser mark.

## V. KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil adalah:
1) Komunikasi  antara  sistem  pembaca  2D  data  matrix  dan PLC  menggunakan  komunikasi  serial  dengan  delay 500ms.
2) Aplikasi  akan  mulai  melakukan  pembacaan  2D  data matrix setelah  mendapat sinyal dari mesin laser dan akan mengirimkan  hasilnya  ke  mesin  dengan  menggunakan data memory yang terdapat pada PLC.
3) Penambahan  sistem  pembaca  2D  data  matrix  tidak menambah  waktu  proses  karena  memiliki  waktu pembacaan yang lebih cepat daripada sistem orientasi.

## REFERENSI
[1]  LS-300DE  Strip  Laser  Marker  System  ETS-A0945, Rev.000, Ever Technologies Pte., Ltd., Singapore.
[2] Autofocus  Code  Reader SR-1000  Series,  Rev  5.0, KEYENCE
[3]    ID  Code  Hand  Book  -  Bar  Code  Type  Selection  Guide, Vol.1, KEYENCE
[4]   ID Code Handbook – 2-D Code Basic Guide, KEYENCE
[5]  C200HX/C200HG/C200HE  Programmable  Controller Operation Manual, Revised August 2004, OMRON.
[6]   SYSMAC WAY Host Link Units For Use With C-Series Rack PCs, Revised April 2001, OMRON.