## Sistem Pengepakan Botol Minuman Kemasan Berbasis Programmable Logic Controller
Samuel Yosia Dimpudus (1) , Dr. Eng. Vecky C. Poekoel, ST, MT (2) , Pinrolinvic D. K. Manembu, ST, MT (3) (1)Mahasiswa, (2)Pembimbing 1, (3)Pembimbing 2 E-Mail : yosia@rocketmail.com Jurusan Teknik Elektro-FT. UNSRAT,  Manado-95115
Abstract  -  The  sophistication  of  machines  in  the  global  world today has grown rapidly. The increasing human needs also spur its  development.  In  order  to facilitate  human  life  that  formerly cooking water for their drink, at this time water is packaged in bottles  to  be  consumed  anywhere.  Therefore,  factory  of qualified  bottled  water  is  highly  demanded  to  meet  the  health needs of consumers.  Most  plants  already  have  automated  tools ranging  from  raw  material  to  finishing  product,  but  there  are also plants that do not have one of these technologies included in  North  Sulawesi.  Then  the  technology  developer  in  North Sulawesi,  especially  colleges  is  need  to  try  to  develop  these technologies,  including the packing  section which  is  still  using manpower.
Design  and  manufacture  of  packing  system's prototype for bottled water (more specifically the packaging for 600ml)  with  good  mechanical  parameters  and  good  software will  support  these  packing  process.  Using  Electricity  even  air (pneumatic)  in  the  system  manufacture  was  performed.  For controlling  system,  there  used  PLC  (Programmable  Logic Controllers)  Siemens  S7-300  CPU  314C-2  DP.  Mechanical systems  use  materials  armed  with  iron  and  aluminum  with propulsion  of  direct  current  electric  motors  and  pneumatic cylinders. Based on the size of the bottle and carton, frame and mechanical  systems  are  made.  Maximum  average  current  of 12V DC motor is for lifting weights with 2,036 A, and on a 24 V DC  motor  is  for  right  motion  (with  load)  with  0.184  A.  The force  generated  from  pneumatic  cylinder  with  2  bar  pressure for  clasping  load  is  40.192  N  while  at  the  starting  position/ release  the  load  is  36.267  N.  The  total  volume  of  air compression required for cylinder is 0.1415512 liters.
From the test results, it was concluded that the system can work well although with a slightly longer time. It is hoped that an air vacuum  system  can  be  used  in  the  future  development  to facilitate packing bottles of bottled water.
Keywords: bottles, force, motor, packing, PLC, pneumatic, time, volume
Abstrak  -  Kecanggihan  mesin  di  dunia  global  sekarang ini  telah  berkembang  dengan  sangat  pesat.  Semakin bertambahnya kebutuhan manusia pun memacu perkembangan  hal  itu.  Demi  mempermudah  kehidupannya pun  manusia  yang  pada  awalnya  memasak  air  minum  pada saat  ini  mengemasnya  dalam  botol  untuk  dapat  dikonsumsi dimana  saja.  Karena  itu,  pabrik  air  minum  kemasan  yang berkualitas  sangat  dituntut  untuk  memenuhi  kebutuhan kesehatan konsumen. Kebanyakan pabrik telah memiliki alat otomatis mulai dari bahan mentah sampai produk jadi, tetapi ada juga pabrik yang belum memiliki teknologi tersebut salah satunya  di  Sulawesi  Utara.  Maka  pengembang  teknologi  di Sulawesi  Utara  terutama  pendidikan  tinggi  yang  ada  harus berusaha mengembangkan teknologi tersebut, termasuk pada bagian  pengepakan  yang  masih  menggunakan  tenaga manusia.
Perancangan dan pembuatan prototipe sistem pengepakan  botol  air  minum  dalam  kemasan  (lebih  khusus kemasan  600mL)  dengan  parameter  mekanik  dan  program yang  baik  akan  menunjang  proses  pengepakan  yang dimaksud.  Penggunaan  listrik  bahkan  udara  (pneumatik) dalam pembuatan sistem pun dilakukan. Untuk pengontrolan
sistem, digunakan PLC (Programmable Logic Controller) Siemens S7-300 CPU 314C-2 DP. Mekanik sistem menggunakan bahan besi dan  aluminium  berbekal  penggerak  berupa  motor  listrik  arus searah  dan  silinder  pneumatik.  Berdasarkan  pada  ukuran  botol dan  karton,  rangka  dan  mekanik  sistem  dibuat.  Arus  rata-rata maksimum  pada  motor  DC  12V  adalah  pada  saat  mengangkat beban  yaitu  2,036  A,  dan  pada  motor  DC  24  V  adalah  pada  saat gerak  ke  kanan  (dengan  beban)  yaitu  0,184  A.  Gaya  yang dihasilkan  silinder  pneumatik  pada  saat  menjepit  beban  dengan tekanan  2  bar  adalah
sedangkan  pada  saat  posisi awal/melepas  beban  adalah
.  Jumlah  volume  kompresi angin yang dibutuhkan silinder adalah 0,1415512 liter.
Dari  hasil  pengujian,  disimpulkan  bahwa  sistem  dapat bekerja  dengan  baik  walaupun  dengan  waktu  yang  sedikit  lama. Dengan begitu, diharapkan bahwa alat sistem vakum udara dapat digunakan  ke  depannya  untuk  mempermudah  pengepakan  botol air minum dalam kemasan.
Kata  kunci:  botol,  gaya,  motor,  pengepakan,  ,  PLC, pneumatic, volume, waktu

## I. PENDAHULUAN
Dunia  industri  makin  berkembang  dan  ada  banyak  pabrik yang  beroperasi  demi terpenuhinya  kebutuhan  manusia.  Mulai dari  pabrik  kebutuhan  primer,  sekunder  maupun  tersier.  Kerja manusia dalam pabrik pun semakin mudah, kerja yang dulunya menggunakan  tenaga  otot  manusia  saat  ini  digantikan  mesin, tugasnya  pun  dialihkan  menjadi  seorang  pengoperasi  atau pengawas.
Di Sulawesi Utara saat ini ada kurang lebih puluhan pabrik yang  beroperasi  dan  di  antaranya  merupakan  pabrik  modern, dalam hal ini dimaksudkan pabrik yang menggunakan alat-alat mekanik,  listrik.  Dari  pabrik-pabrik  modern  tersebut  ada  juga yang  menggunakan  alat  hidrolik  bahkan  pneumatik.  Namun, hampir semuanya menggunakan mesin-mesin luar negeri  yang berbasiskan PLC (Programmable Logic Controller).
Ketergantungan akan mesin buatan luar negeri mendorong penulis  untuk  mencoba  melakukan  penelitian  bersifat  terapan, merancang  alat  sederhana  yang  bisa  digunakan  untuk  industri dalam  negeri,  dalam  hal  ini  mesin  pemindah  objek  untuk pengepakan  botol  air  minum  kemasan.  Berawal  dari  kerja praktek  di  salah  satu  pabrik  Internasional  (Pabrik  Air  minum dalam kemasan) yang ada di Sulawesi Utara, ternyata ada satu mesin yang dikembangkan oleh Perguruan Tinggi di Indonesia.
Dalam  Pabrik  tersebut  pun  belum  ada  mesin  pengepakan, dalam hal ini mesin untuk memindahkan botol yang sudah siap dikemas  dalam  karton.  Oleh  karena  itu  tergagaslah  ide  untuk merancang dan membuat mesin tersebut.
Dengan  adanya  perancangan  dan  pembuatan  mesin  yang dimaksud  dapat  dilihat  bagaimana  cara  merancang  perangkat keras  maupun  perangkat  lunak  yang  baik  untuk  menciptakan suatu alat pengepakan  yang  bisa digunakan oleh pabrik-pabrik air minum kemasan yang ada.

## II. LANDASAN TEORI

## A. Teknik Kendali
Teori Kendali (kontrol) yang sering digunakan saat ini adalah  teori  kendali  klasik  (teori  kendali  konvensional), teori  kontrol  modern  dan  teori  kontrol  Robust.  Kendali Otomatis  merupakan  hal  yang  mendasar  pada  berbagai bidang  kerja  teknik  maupun  sains  dan  juga  bagian  yang sangat  penting  dan  terintegrasi  dalam  sistem  kendaraan luar  angkasa,  sistem  robotika,  sistem  manufaktur  modern dan  operasi  industri,  menyangkut  hal-hal  seperti  kendali temperatur, tekanan, kelembapan, aliran dan lain-lain.
Sistem  kendali  adalah  kumpulan  komponen  yang bekerja  sama  di  bawah  arahan  dari  sebuah  atau  beberapa mesin  cerdas  (intelligence  machine).    Di  samping  itu, sistem  kendali  juga  dapat  diartikan  sebagai  proses pengaturan/pengendalian  terhadap  satu  atau  beberapa besaran  (variabel,  parameter)  sehingga  berada  pada  suatu nilai atau dalam suatu rangkuman nilai (range) tertentu.
Sistem  kendali  umpan  balik  sering  disebut  sebagai sebuah  sistem  kendali  loop  tertutup  (lihat  gambar  1). Sistem  kendali  loop  terbuka  (lihat  gambar  2),  merupakan sistem  dengan  keluaran  yang  tidak  mempengaruhi  fungsi kontrol. Dalam sistem kendali loop terbuka, keluaran tidak dibandingkan dengan referensi masukan.

## B. PLC (Programmable Logic Controller)
Pada dasarnya  PLC (Programmable  Logic  Controller) merupakan  suatu  peralatan  elektronika  yang  berbasis mikroprosesor  yang  memanfaatkan  memori  yang  dapat diprogram  untuk  menyimpan  instruksi-instruksi  untuk mengimplementasikan fungsi-fungsi semisal logika, sequencing,  pewaktuan  (timing),  pencacahan  (counting) dan  aritmetika  guna  mengontrol  mesin-mesin  dan  proses- proses  dalam  suatu  pengendalian  (controlling)  dengan memanfaatkan  komputer  dan  bahasa  pemrograman. Gambar 4 menunjukkan arsitektur internal kerja dari PLC.
Modul  pelatihan  LN  SIMATIC  S7-314C-2  DP  (lihat gambar  5)  merupakan  modul  untuk  pelatihan  penggunaan PLC  Siemens  S7-300.  Secara  umum  digunakan  dalam pelatihan-pelatihan industri ataupun pada perguruan tinggi (universitas).
Gambar 1. Sistem Kendali Loop Tertutup
Gambar 2. Sistem Kendali Loop Terbuka
Gambar 3. Gambaran Sistem PLC

## C. Motor Listrik
Motor  listrik  merupakan  perangkat  elektromagnetis  yang mengubah  energi  listrik  menjadi  energi  mekanik.  Motor  DC memerlukan  suplai  tegangan  yang  searah  pada  kumparan medan  untuk  diubah  menjadi  energi  mekanik.  Kumparan medan  pada  motor  dc  disebut  stator  (bagian  yang  tidak berputar)  dan  kumparan  jangkar  disebut  rotor  (bagian  yang berputar).  Jika  terjadi  putaran  pada  kumparan  jangkar  dalam pada  medan  magnet,  maka  akan  timbul  tegangan  (GGL)  yang berubah-ubah  arah  pada  setiap  setengah  putaran,  sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah  membalik  phasa  tegangan  dari  gelombang  yang mempunyai  nilai  positif  dengan  menggunakan  komutator, dengan  demikian  arus  yang  berbalik  arah  dengan  kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet.
Catu  tegangan  DC  dari  baterai  menuju  ke  lilitan  melalui sikat  yang  menyentuh  komutator,  dua  segmen  yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas  disebut  angker  dinamo.  Angker  dinamo  adalah  sebutan untuk  komponen  yang  berputar  di  antara  medan  magnet. Konstruksinya bisa dilihat pada gambar 6.

## D. Pneumatik
Pneumatik  adalah  istilah  umum  yang  terkait  dengan mekanika  udara.  Berasal  dari  kata  pneumatikos  yang  artinya sesuatu  yang  berasal  dari  angin.  Dalam  kaitannya  dengan bidang  kontrol,  pemakaian  sistem  pneumatik  sampai  saat  ini dapat  dijumpai  pada  berbagai  industri:  pertambangan, perkeretaapian, konstruksi, Manufacturing, robot, dan lain-lain.
Macam-macam  aktuator  pneumatik  adalah  Linear  Motion Aktuator  (Penggerak  Lurus)  dan  Rotary  Motion  Actuator (Penggerak berputar).
Gambar 4. Arsitektur Internal Kerja PLC
Gambar 5. Modul Pelatihan LN SIMATIC S7-314C-2 DP
Gambar 6. Gambar Konstruksi Motor DC
Linear  Motion  Aktuator  (Penggerak  Lurus)  terbagi  ayas Single  Acting  Cylinder  (Silinder  Kerja  Tunggal)  dan Double Acting Cylinder (Silinder Kerja Ganda) Rotary  Motion  Actuator  (Penggerak  berputar)  terbagi  atas Air  Motor  (Motor  Pneumatik)  dan  Rotary  Aktuator (Limited Rotary Aktuator)
Pemilihan jenis aktuator tentu saja disesuaikan dengan fungsi, beban dan tujuan penggunaan sistem pneumatik.
Perhitungan  gaya  silinder  kerja  ganda  adalah  sebagai berikut :
Langkah Maju : (1) Langkah Mundur : (2) Perhitungan Volume Udara Kompresi Silinder :
Langkah Maju : Volume ( V )  =  p . π /4 . d 2 . h (3)
Langkah Mundur :
Volume ( V )  =  p . π /4 . ( d 2 - d 1 2 ) . h (4) Keterangan : F = Gaya Piston (N) V = Volume (m 3 ) D = Diameter Piston (m) D = Diameter batang piston (m)
A = Luas penampang piston (m 2 )
P = Tekanan Kerja (Pa untuk Gaya dan Bar untuk Volume) h = Panjang langkah (m)

## E. SIMATIC STEP 7
SIMATIC STEP 7 adalah software untuk pemrograman PLC Siemens, terutama untuk PLC Siemens Seri  7-300  dan  7-400.  Di  dalamnya  pengguna  bisa memrogram  kontroler  (PLC)  dengan  fleksibel  dan  lebih efisien.  Adapun  software  yang  digunakan  adalah SIMATIC  STEP  7  yang  telah  ditentukan  bahasa pemrogramannya adalah ladder diagram.
Secara umum ada 5 (lima) jenis timer pada PLC yang bisa  dilihat  perbedaan  fungsi  dalam  bentuk  sinyal  pada gambar 7.
S_PULSE (Pulse  S5 Timer),  S_PEXT (Extended Pulse  S5 Timer), S_ODT (On-Delay S5 Timer), S_ODTS (Retentive On-Delay S5 Timer), S_OFFDT (Off-Delay S5 Timer).
Fungsi counter  pada SIMATIC STEP  7 ada 3  macam yang  untuk  selanjutnya  akan  dijelaskan  pada  poin-poin berikut.
S_CUD  (Up  Down  Counter),  S_CU  (Up  Counter)  dan S_CD (Down Counter).
Gambar 7. Perbedaan 5 (lima) jenis timer pada SIMATIC STEP 7

## III. PERANCANGAN SISTEM

## A. Tempat dan Waktu Penelitian
Perancangan  alat  dan  penelitian  ini  dilakukan  selama beberapa  bulan  Februari  sampai  Desember  2015.  Tempat penelitian  dan  perancangan  alat  dilaksanakan  di  Laboratorium Teknik Kendali dan kediaman penulis.

## B. Konsep Dasar Perancangan Alat
Dalam  merancang  sistem  pengepakan  ini  diperlukan konsep  yang  baik  agar  mencapai  hasil  yang  diinginkan. Kemampuan  sistem  untuk  melakukan  kerja  pemindahan  objek mendasari  perancangan  sistem  ini.  Oleh  karena  itu  pemilihan perangkat  perancangan  baik  hardware  maupun  software  yang akan  digunakan  sangatlah  berpengaruh.  Sistem  mekanik  yang baik  sangat  berkaitan  erat  dengan  pemrograman  sistem. Diagram  blok  sistem  kendali  Pengepakan  Botol  minuman  in bisa dilihat pada gambar 8.

## C. Perancangan perangkat keras
Bahan  mekanik  sistem  ini  dibuat  memakai  besi  holo maupun  batangan  dan  plat  aluminium  dengan  penyesuaian untuk  bobot  yang  akan  diangkat.  Bahan-bahan  dipilih  ini karena  sering  digunakan  untuk  perancangan  prototipe  alat dengan massa yang tidak terlalu berat.
Perancangan  fisik  mekanik  sistem  dimulai  dengan  desain gambar  fisik  (gambar  9)  sesuai  dengan  ukuran-ukuran  yang diukur  pada  objek  yang  akan  dipakai.  Maka  melalui  proses pengukuranlah  didapatkan  gambar  sistem  yang  memenuhi karakteristik  bahan  dan  alat  yang  dipakai.  Melalui  proses penyesuaian  dan  kalibrasi  manual  maka  didapatkanlah  model fisik  yang  sesuai.  Berikut  ini  adalah  penjelasan  tahapan pembuatannya.
Tahap 1 (Kerangka Dasar) dibuat menggunakan besi yang kemudian  dibentuk  kerangkanya  menggunakan  las  listrik. Desainnya  dibuat  agar  supaya  sistem  mekanik  dapat melakukan  gerak  horizontal  dan  vertikal.  Gambar  rancangan kerangka dasar sistem dapat dilihat pada gambar 10.
Tahap  2  (lihat  gambar  11),  dirancang  mekanik  untuk melakukan  gerakan  horizontal  (gerak  pada  sumbu  datar  x). Agar  supaya  mekaniknya  dapat  bergerak  dengan  baik  maka digunakan  roda  pada  rancangannya.  Bahan  dasar  untuk kerangkanya  digunakan  besi  yang  dilas  listrik  dan  untuk boxnya digunakan plat aluminium yang dibentuk.
Gambar 8. Diagram Blok Kendali Pengepakan Botol
Gambar 9. Desain Sistem Pengepakan Botol (Tampak Depan) Proses Pemindahan Botol Botol
Sebelum dikemas Botol sudah di dalam karton
Untuk melakukan gerakan horizontal ini dipilih penggerak berupa  motor  Canon  DC  24V    yang  dihubungkan  dengan gear dan rantai pada sisi diam dan sisi bergerak.
Tahap  3  (Gerakan  Vertikal),  untuk  menciptakan gerakan  vertikal  yang  tujuannya  untuk  mengangkat  beban 6  (enam)  botol  maka  digunakan  motor  pengangkat  yaitu motor  tipe  power  window  dengan  konsumsi  listrik  12V arus  searah.  Bahan  penyusunnya  menggunakan  plat aluminium dan spigot aluminium batangan. Mekanik yang dirancang  pun  disesuaikan  dengan  box  untuk  gerak horizontal  agar  supaya  ketika  melakukan  gerakan horizontal  gerakan  vertical  tidak  akan  terganggu  begitu juga sebaliknya. Digunakan juga senar dengan tensi tinggi untuk mengangkat beban. Rancangannya dapat dilihat pada gambar 12 dan 13.
Tahap  4  (Penjepit  Botol),  perancangan  penjepit  botol disesuaikan  untuk  botol  dengan  ukuran  pada  gambar  14. Bahan  yang  digunakan  untuk  membentuk  penjepit  adalah aluminium  plat  yang  dibentuk  sesuai  gambar  15,  16  dan 17.
Tahap  5  (Penempatan  Sensor),  dalam  hal  ini  sensor limit  switch  untuk  membantu  agar  sistem  berjalan  sesuai keinginan dan tujuannya. Bisa dilihat pada gambar 18.

## D. Perancangan Catu daya (Power Supply)
Pada  perancangan  alat  ini  dibutuhkan  2  (dua)  jenis catu  daya,  yaitu  energi  listrik  dan  udara,  dikarenakan sistem  yang  dirancang  membutuhkan  kedua  energi  ini untuk bersama menjalankan sistem pengepakan.
Gambar 10. Kerangka Dasar Mekanik Sistem
Gambar 11. Rancangan untuk menciptakan gerak ke horizontal
Gambar 12. Rancangan penutup untuk dasar gerak vertikal
Energi  listrik  digunakan  untuk  alat-alat  listrik,  yaitu  PLC, Motor, dan Solenoid Valve, sedangkan udara digunakan untuk alat-alat  mekanika  udara  (Pneumatik)  dalam  hal  ini  untuk menggerakan piston silinder pneumatik. Skema pembagiannya ada pada gambar 19.

## E. Wiring Diagram Sistem
Gambar  rangkaian  (wiring  diagram)  alat  keseluruhan sistem bisa dilihat pada gambar 20.

## F. Perancangan Perangkat Lunak
Sistem yang  digunakan  secara  keseluruhan  yaitu  untuk mengangkat 6 (enam) botol sekaligus dan memindahkannya ke dalam karton dengan kapasitas 24 (dua puluh empat) botol, jadi dibutuhkan  4  (empat)  rentetan  pengangkatan  dan  pemindahan untuk  mencapai  kapasitas  penuh  karton  yang  dimaksud.  Maka secara keseluruhan pada sistem ini dirancang 8 (delapan) gerak untuk  memindahkan  botol  sampai  kembali  ke  posisi  semula. Kedelapan  gerak  itu  adalah  gerak  ke  bawah  tanpa  beban  (I), gerak menjepit beban (II), gerak mengangkat beban (III), gerak ke  kanan  (IV),  gerak  ke  bawah  dengan  beban  (V),  gerak melepas  jepitan  (VI),  gerak  ke  atas  tanpa  beban  (VII),  dan gerak ke kiri kembali ke posisi semula (VIII).
Berdasarkan  kondisi  di  atas  maka  rancangan  diagram  alir sistem secara umum bisa dilihat pada gambar 21.
Pembagian input dan output sistem bisa dilihat pada tabel I dan tabel II.
Gambar 13. Rancangan untuk menciptakan gerak vertikal
Gambar 14. Ukuran Botol Kemasan (Tampak samping dan atas)
Gambar 15. Rancangan penjepit botol kemasan (dilihat dari atas)
Gambar 16. Rancangan penjepit botol kemasan (dilihat dari samping)
Gambar 17. Rancangan penjepit botol kemasan (gambar 3 dimensi)
Gambar 18. Penempatan sensor untuk menunjang sistem
Gambar 19. Skema Penyaluran Tenaga
Gambar 20. Wiring Diagram Sistem TABEL I. PEMBAGIAN KETERANGAN ALAMAT INPUT VARIABEL SISTEM Nama/ Alamat Variabel Jenis Variabel Keterangan I0.0 Input Nyala Mesin dan Set Counter I0.1 Input Sensor Botol (Penghitungan) I0.2 Input Sensor Batas Kiri I0.3 Input Sensor Penjepit I0.4 Input Sensor Batas Bawah I0.5 Input Sensor Batas Atas TABEL II. PEMBAGIAN KETERANGAN ALAMAT OUTPUT VARIABEL SISTEM Nama/ Alamat Variabel Jenis Variabel Keterangan Q0.0 Output Relay Motor 1-1 Q0.1 Output Relay Motor 1-2 Q0.2 Output Relay Motor 2-1 Q0.3 Output Relay Motor 2-2 Q0.4 Output Coil Solenoid Valve

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil dan Pembahasan Perancangan Perangkat Lunak
Pada  Pengujian  Sistem,  dibuat  program  masing-masing sub  gerak  yang  terbagi  atas  8  (delapan)  jenis  gerak  sistem mulai  dari  gerak  untuk  mengambil,  menjepit,  memindahkan, dan melepaskan botol air minum kemasan pada karton.
Gerak I (gambar 22) adalah gerak awal sistem pengepakan ini  yaitu  gerak  ke  bawah  tanpa  beban  botol  air  minum kemasan.  Dengan  penggerak  motor  Power  Window  12V  DC. Untuk gerak ke bawah diperlukan 2 (dua) keluaran (relay) aktif agar supaya motor bergerak berlawanan arah (gerak ke bawah) dengan posisi polaritas kabel yang terbalik.
Gerak  II  (gambar  23)  adalah  gerak  menjepit  beban  botol air  minum  kemasan.  Sebagai  keluarannya  adalah  solenoid valve  yang  memindahkan  kompresi  angin  sesuai  dengan perancangan  mekanik  sistem  dari  posisi  awal  (langkah  maju) ke posisi menjepit (langkah mundur).
Gerak  III (gambar  24) adalah  gerak ke atas dengan beban botol  air  minum  kemasan  yang  sudah  dijepit.  Agar memudahkan  pengujian  posisi  selang  pada  valve  ditukar  agar walaupun solenoid tidak diberikan tegangan tapi posisi silinder adalah  pada  keadaan  menjepit.  Dengan  penggerak  motor Power Window 12V DC.
Gerak  IV  (gambar  25)  adalah  gerak  ke  kanan  dengan beban botol air minum kemasan yang sudah dijepit. Pada gerak ini  posisi  botol  pada  karton  diatur  menjadi  4  posisi  sesuai dengan  jarak  antar  botol  yaitu  6,6cm.  Maka  untuk  langkah awal  diukur  jarak  sesuai  dengan  waktu  aktif  motor  dan digunakan  fungsi  timer  pada  pemrograman.  Pada  gerak  ini penggerak berupa motor DC CANON 24V DC.
Gerak  V  (gambar  26)  adalah  gerak  ke  bawah  dengan beban  botol  air  minum  kemasan.  Dengan  penggerak  motor Power  Window  12V  DC.  Untuk  gerak  ke  bawah  ini  juga diperlukan  2  (dua)  keluaran  (relay)  aktif  agar  supaya  motor bergerak  berlawanan  arah  (gerak  ke  bawah)  dengan  posisi polaritas kabel yang terbalik.
Gerak  VI  (gambar  27),  pada  gerak  ini  tegangan  pada solenoid  valve  dilepaskan  agar  supaya  gerak  silinder  yang menjepit menjadi  lepas. Pada saat  keadaan tegangan  tidak  ada kompresi  angin  akan  kembali  pada  posisi  katup  awal  (tidak menjepit).  Pada  program  pengujiannya  pelepasan  ditandai dengan penekanan input I0.6.
Gerak  VII  (gambar  28),  pada  gerak  ini  beban  botol  air minum kemasan sudah tidak ada lagi masih dengan penggerak motor Power Window 12V DC.
Gerak  VIII  (gambar  29)  adalah  gerak  ke  kiri  tanpa  beban botol  air  minum  kemasan  (kembali  ke  posisi  awal).  Dengan penggerak motor DC CANON 24V DC. Untuk gerak ke kiri ini diperlukan  2  (dua)  keluaran  (relay)  aktif  agar  supaya  motor bergerak  berlawanan  arah  (gerak  ke  bawah)  dengan  posisi polaritas kabel yang terbalik.
B. Hasil dan Pembahasan Perancangan Perangkat Keras Hasil  prototipe  sistem  yang  telah  dibuat  bisa  dilihat  pada gambar  30.  Dimensi  dan  ukuran  prototipe  dapat  dilihat  pada perancangan di Bab III.
Gerak I (Gerak Ke Bawah Tanpa Beban). Pada gerak yang pertama  ini  motor  yang  aktif  adalah  motor  I,  tegangan  motor DC  12V  DC.  Dengan  keluaran  Q0.0  dan  Q0.1  (2  Relay),  dan tegangan  relay  24V  DC.  Jarak  yang  ditempuh  adalah  38cm tanpa beban botol kemasan.
Gerak II (Menjepit Beban). Gerak yang kedua ini alat yang aktif  adalah  adalah  silinder  pneumatik  dengan  solenoid  valve sebagai pemicu perpindahan udara kompresi.
Dengan keluaran Q0.4 tegangan 24V DC. Panjang langkah silinder  dibatasi  pada  2cm  dan  tekanan  kerja  pada  2  bar Pembatasan itu bertujuan agar produk botol kemasan tidak rusak.
Berikut ini adalah keterangan spesifikasi kerja silinder dan  tabel  pengujian  Gerak  II  yang  sudah  dilakukan  :  D  = 16mm  (0,016m);  d  =  5mm  (0,005m);  P  =  2  bar  (200.000 Pa); h maju = 7cm; h mundur = 2cm.
Perhitungan  gaya  silinder  kerja  ganda  adalah  sebagai berikut :
Langkah Maju : ; ; Langkah Mundur : ;
;
Jadi,  gaya  yang  terjadi  pada  silinder  ganda  tersebut dengan  tekanan  2  bar  adalah  40,192  N  pada  saat  langkah maju dan 36,267 N pada saat langkah mundur.
Perhitungan Volume Udara Kompresi Silinder : Langkah Maju :
Volume ( V )  =  p. π /4 . d 2 . h
;
;
Langkah Mundur : Volume ( V )  =  p . π /4 . ( d 2 - d 1 2 ) . h ; ;
Gambar 22. Program ladder untuk pengujian gerak I
Gambar 23. Program ladder untuk pengujian gerak II
Gambar 24. Program ladder untuk pengujian gerak III
Gambar 25. Program ladder untuk pengujian gerak IV
Gambar 26. Program ladder untuk pengujian gerak V
Gambar 27. Program ladder untuk pengujian gerak VI
Jumlah  volume  kompresi  udara  yang  dibutuhkan  dalam  1 (satu) kali pengepakan adalah :
(Vlangkah maju+ Vlangkah mundur) x 4 posisi = ( =
= 0,1415512 liter
Gerak  III  (Gerak  Ke  Atas  Dengan  Beban).  Pada  gerak ketiga ini motor yang aktif adalah motor I, tegangan motor DC 12V DC. Dengan keluaran Q0.0 (1 Relay), dan tegangan relay 24V  DC.  Jarak  yang  ditempuh  adalah  38cm  dengan  beban botol kemasan yang sudah dijepit.
Gerak  yang keempat ini motor yang aktif adalah motor II, tegangan motor DC 24V DC. Dengan keluaran Q0.2 (1 Relay), dan  tegangan  relay  24V  DC.  Jarak  yang  ditempuh  ada  4 (empat) posisi sesuai dengan posisi botol yang akan diletakkan pada karton. Gerak ini dilakukan dengan beban botol kemasan yang sudah dijepit.
Pada  Gerak  ini  dibutuhkan  pengukuran  jarak  tempuh motor  sesuai  dengan  waktu  aktif  motor.  Maka  diperoleh  hasil pengukuran sesuai tabel III.
Berdasarkan data di atas diambil 4 (empat) posisi (waktu) untuk  peletakan  botol  pada  jarak  yang  berbeda  sesuai  dengan lebar  diameter  botol  yang  terbesar  yaitu  6,6  cm.  Waktu  dan Posisi  yang  diambil  yaitu  :  1,4s  (20cm);  1,9s  (26,5cm);  2,4s (33,5cm); dan 3s (40,25cm).
Gerak  V  (Gerak  Ke  Bawah  Dengan  Beban).  Pada  gerak kelima ini motor yang aktif adalah motor I, tegangan motor DC 12V  DC.  Dengan  keluaran  Q0.0  dan  Q0.1  (2  Relay),  dan tegangan relay 24V DC.
Gerak  VI  (Gerak  Melepas  Jepitan  Beban).  Gerak  yang ketujuh  ini  alat  yang  aktif  adalah  adalah  silinder  pneumatik dengan solenoid valve yang tadinya memicu perpindahan udara kompresi  yang  awal  kembali  kepada  posisi  semula  sehingga gerak menjepit menjadi melepas jepitan dengan tekanan kerja 2 bar.
Gambar 28. Program ladder untuk pengujian gerak VII
Gambar 29. Program ladder untuk pengujian gerak VIII
Gambar 30. Hasil pembuatan prototipe sistem
Gerak VII (Gerak Ke Atas Tanpa Beban). Pada  gerak yang ketujuh ini motor yang aktif adalah motor I, tegangan motor DC 12V DC. Dengan keluaran Q0.0 (1 Relay), dan tegangan relay 24V DC. Jarak yang ditempuh adalah 38cm tanpa beban botol kemasan.
Gerak  VIII  (Gerak  Ke  Kiri  Tanpa  Beban).  Gerak  ke delapan  ini  motor  yang  aktif  adalah  motor  II,  tegangan motor  DC  24V  DC.  Dengan  keluaran  Q0.2  dan  Q0.3  (2 Relay), dan tegangan  relay 24V DC. Jarak  yang  ditempuh ada  4  (empat)  posisi  sesuai  dengan  posisi  peletakan  botol pada  karton.  Gerak  ini  dilakukan  tanpa  beban  botol kemasan.  Dilakukan  juga  pengukuran  waktu  tempuh kembali motor.
Jumlah  Waktu  Rata-Rata  Pengujian  Sistem  yang dibutuhkan  untuk  24  (dua  puluh  empat)  botol  air  minum kemasan dalam 1 (satu) karton adalah :
Total Waktu Cycle 1 = 28,88 s Total Waktu Cycle 2 = 29,888 s Total Waktu Cycle 3 = 30,868 Total Waktu Cycle 4 = 32,06 Waktu Keseluruhan = 121,696 s (2 menit 1,696 detik)

## TABEL III. REKAPITULASI HASIL PENGUJIAN SISTEM
Gerak Output PLC Penggerak V rata-rata Penggerak (V) I rata-rata Penggerak (A)
T rata-rata (s) I Q0.0 + Q0.1 Motor I -11,68 0,88 6,948 II Q0.4 Silinder Pneumatik (Solenoid Valve) 23,7 0,20 0,23 III Q0.0 Motor I 11,62 2,036 7,482 IV.1 Q0.2 Motor II 23,74 0,184 1,4 IV.2 Q0.2 Motor II 23,6 0,172 ,1,9 IV.3 Q0.2 Motor II 23,76 0,176 2,4 IV.4 Q0.2 Motor II 23,84 0,172 3 V Q0.0 + Q0.1 Motor I -11,68 0,734 5,354 VI Q0.4 (0) Silinder Pneumatik - - 0,242 VII Q0.0 Motor I 11,44 1,272 5,87 VIII.1 Q0.2 + Q0.3 Motor II -23,78 0,128 1,354 VIII.2 Q0.2 + Q0.3 Motor II -23,84 0,114 1,862 VIII.3 Q0.2 + Q0.3 Motor II -23,84 0,116 2,342 VIII.4 Q0.2 + Q0.3 Motor II -23,8 0,118 2,934

## V. KESIMPULAN DAN SARAN

## A. Kesimpulan
Prototipe sistem pengepakan botol air minum kemasan 600mL berhasil  dibuat  baik  perangkat  keras  maupun  perangkat  lunak dengan PLC Siemens S7-300 CPU 314C-2 DP.
Sistem  keseluruhan  telah  berhasil  diuji  dimana  terdapat  8 (delapan)  gerak  pokok  dan  4  kali  perpindahan  untuk  masing- masing 6 (enam) botol pada sistem pengepakan ini.
Suplai  daya  yang  dipakai  pada  sistem  ini  terbagi  atas  tenaga listrik,  masing-masing  tegangan  12V  DC  (arus  rata-rata maksimum  2,036  A)  dan  tegangan  24V  DC  (arus  rata-rata maksimum 0,184 A) juga tenaga angin dengan tekanan sebesar 2 bar (gaya  menjepit adalah  40,192 N  dan  melepas  36,267 N) serta  volume  kompresi  angin  silinder  berjumlah  0,1415512 liter. Sehingga total waktu yang dibutuhkan untuk pengepakan 1 (satu) karton isi 24 (dua puluh empat) botol adalah 121,696 s (2 menit 1,696 detik).

## B. Saran
Dibutuhkan  sumber  daya  yang  lebih  baik  agar  total  waktu pengepakan  bisa  lebih  cepat  dan  Perangkat  PLC  yang  lebih besar untuk menjaga stabilitas sistem.
Dianjurkan agar lebih mengokohkan mekanik sistem. Penggunaan motor dengan kecepatan lebih dan sistem vacuum untuk  24  (dua  puluh  empat)  botol  sekaligus  sangat direkomendasikan untuk pengembangan sistem ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Fujianto, Contoh Daftar Pustaka Lengkap, dikutip dari www.fujianto.com/daftar-pustaka/, 2014.
[2] Laboratorium  Teknik  Kendali  Fakultas  Teknik  Universitas  Sam Ratulangi,  “Manual  Operation  PLC  SIEMENS  SIMATIC  S7-300”. Manado, 2014.
[3] Laboratorium  Teknik  Kendali  Fakultas  Teknik  Universitas  Sam Ratulangi,  “Manual  Operation  PLC  SIEMENS  SIMATIC  S7-300 TOTALITY INTEGRATED AUTOMATION PORTAL V11”, Manado, 2014.
[4] Ogata,  Katsuhiko,  “Modern    Control  Engineering.  Second  Edition” University of Minnesota, 1991.
[5] PT. Tirta Investama Aermadidi, Basic PLC Training, Sulawesi Utara.
[6] PT.  Tirta  Investama  Aermadidi,  Basic  Pneumatic  Training,  Sulawesi Utara.
[7] PT.  Tirta  Investama  Aermadidi,  Basic  Pneumatic-electric  Training, Sulawesi Utara.
[8] R.  Anggraini  dan  S.  Dimpudus.  Laporan  Kerja  Praktek  di  PT.  Tirta Investama Aermadidi, Sulawesi Utara, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sam Ratulangi, 2012.
[9] R.  L.  Singgeta, “Rancang Bangun Robot Boat Navigasi  Tanpa Awak”. Skripsi Program S1 Teknik Elektro Universitas Sam Ratulangi, Manado, 2013.
[10] SIEMENS.  “SIMATIC  Ladder  Logic  (LAD)  for  S7-300  and  S7-400 Programming Reference Manual” [pdf].
[11] SIEMENS.  “SIMATIC  S7-300  CPU  31xC  and  CPU  31x:  Technical specifications Manual” [pdf].
[12] SIEMENS. “SIEMENS SIMATIC S7-300 Module data Manual” [pdf].