DESAIN SISTEM KENDALI MESIN PENGUJI KEBOCORAN UDARA MENGGUNAKAN SISTEM KENDALI PLC OMRON CJ2M DI HVAC (HEATING, VENTILATING, AND AIR CONDITIONING)
Syahril Ardi, Setyowati
Program Studi Teknik Produksi dan Proses Manufaktur, Politeknik Manufaktur Astra Email: syahril.ardi@polman.astra.ac.id
Abstrak  -- Pada  proses  produksi  pembuatan  komponen  HVAC  (Heating,  Ventilating,  and  Air Conditioning)  dari  perusahaan  manufaktur  di  Indonesia,  memerlukan  proses  pengecekan  kebocoran pada bagian HVAC. Proses pengecekan ini dilakukan untuk memastikan tidak ada komponen HVAC yang bocor sebelum dikirim ke pihak pelanggan. Penelitian ini dilakukan untuk membuat system dan alat  air  leak  test.Mesin  air  leak  test  ini  menggunakan  prinsip  kerja  differential  pressure  air  leak  test, yaitumetode  yang  membandingkanantaratekananudara  yang  diberikankeprodukdan  master  produk. Padapenelitian ini, kami membuat disain mesin air leak test menggunakan system kendali berupa air leak  tester,  PLC,  dan  HMI.Berdasarkankondisidengankapasitasproduksi  yang  meningkat  karena bertambahnya permintaan dari customer, dapat ditanggulangi dengan adanya share loading produksi dari HVAC line 4 ke line baru, yaitu HVAC line 6. Hasil yang didapat dari pengujian deteksi kebocoran produk,didapat nilai parameter kebocoran produk sebesar 2.23 ml/min.
Kata kunci : DeteksiKebocoran, Air Leak Tester, PLC Omron CJ2M, HVAC
Abstract -- In the production process of HVAC components of a manufacturing company in Indonesia, it requires a process of checking for leaks in HVAC parts. This checking process is carried out to ensure no leaking HVAC components before it is sent to the customer. This research was done to make the systems  and  water  leak  test  instruments.  Water  leak  test  machine  uses  the  working  principle  of  the differential pressure water leak test, a method that compares the air pressure supplied to the product and  the  master  product.  In  this  research,  we  made  a  water  leak  test  machine  design  using  control systems  such  as  water  leak  tester,  Programmable  Logic  Controller,  and  Human  Machine  Interface. Under conditions of increased production capacity due to increased demand from the customer, can be overcome with the production of HVAC line 4 share loading to the new line, the HVAC line 6. The results of testing of the product leak detection, leak parameter value of the product obtained by 2.23 ml per minute.
Keywords : Leak Detection, Air Leak Tester, PLC Omron CJ2M, HVAC

## 1. PENDAHULUAN
Penelitian ini dilakukan pada sebuah perusahaan yang  bergerak  di  bidang  manufaktur  khususnya pembuatan komponen pada bidang otomotif baik roda  empat  (4 wheels )  maupun  roda  dua  (2 wheels ). Divisi ini melakukan pembuatan beberapa part salah  satunya  adalah HVAC ( Heating , ventilating dan Air  Conditioning )  yang merupakan salah satu bagian dari komponen AC. Fungsi  dari  HVAC  adalah  untuk  mengatur  suhu udara  mobil,  mengatur  sirkulasi  udara  dan mengatur kebersihan udara. Meningkatnya permintaan  yang  tinggi  dari customer dan permintaan HVAC model  baru  yaitu  tipe  EFC membuat line 4  tidak  mampu  untuk  memenuhi permintaan  tersebut,  sehingga  untuk  memenuhi permintaan  tersebut  perusahaan  manufaktur membuat line baru  yaitu HVAC  line 6  untuk memenuhi kebutuhan customer . Dalam pembuatan line baru membutuhkan beberapa  mesin  baru  yaitu  mesin air  leak  test . Mesin  ini  berfungsi  untuk  mendeteksi  kebocoran yang terjadi di bagian evaporator dan heater.Bila proses  pengecekan leak  test terlewati  akan
berdampak  pada quality yaitu  potensi  lolosnya evaporator  dan  heater  yang  bocorke  proses berikut.
Untuk  menanggulangi  masalah  tersebut dibuatlah  mesin Air  Leak  Test yang  berfungsi untuk  mendeteksi  kebocoran  yang  berada  di evaporator  dan  heater.  Berdasarkan  latar belakang,  maka  dibuatlah  perumusan  masalah yang  terjadi  sehingga  dapat  mendukung  proses pembuatan mesin:
a. Bagaimana  merancang  dan  membuat  sistem kontrol  elektrikmesin Air  Leak  Test untuk memenuhi kapasitas produksi yang meningkat di HVAC line 4.
b. Bagaimana  pembuatan  program  PLC  mesin air  leak  test sehingga  mesin  dapat  berfungsi sesuai dengan proses kerja mesin air leak test.
c. Bagaimana mesin dapat mendeteksi kebocoran  yang  ada  pada  bagian evaporator assy dan heater assy.
Tujuan penelitian  ini adalah mengetahui cara pembuatan sistem kontrol mesin air leak test serta pemrograman  PLC  agar  mesin air  leak  test mampu mendeteksi kebocoran yang ada di HVAC
serta  pemenuhan  akan  kapasitas  produksi  yang meningkat di HVAC line. Pembuatan  mesin air  leak  test ini bermanfaat  untuk  mendeteksi  kebocoran  yang ada  di  evaporator  dan  heater  bila  kedua  bagian tersebut mengalami kebocoran. Sehingga produk NG tidak lolos ke proses berikut atau customer .

## 2. METODOLOGI
2.1 Sistem Kendali PLC (Programmable Logic
Controller)
Programmable  Logic  Controller (PLC),  adalah suatu  mikrokomputer  yang  tertanam  pada perangkat  yang  kompak  yang  digunakan  untuk mengendalikan  suatu  proses  logika,  pewaktuan, pencacah,  operasi  matematika,  dan  pengolahan data.  Penggunaan  PLC  di  industri  dapat menggantikan penggunaan sistem kontrol menggunakan  relay,  dan  sampai  saat  ini sudahbanyak dikembangkan untuk fungsi pengolahan  data  dan  pengembangan  sistem otomasi  [1,  2].  Hal  ini  menawarkan  banyak keuntungan, diantaranya adalah:
 Tidak memerlukan banyak tempat.
 Disipasi  daya  yang  cukup  kecil  dibanding dengan  relay    yang  perlu  energi  tambahan untuk menggerakan kontaknya.
 Fleksibilitas  yang  sangat    tinggi.  PLC  dapat digunakan  untuk    banyak  penerapan  dan perubahan urutan kerja/program dapat dilakukan dengan mudah tanpa perlu mengubah koneksi kabel.
 Modul  input/output  atau  modul  lain  dapat diperbanyak sehingga dapat digunakan untuk aplikasi  yang  sangat  kompleks.  Network system memungkinkan kendali antar lebih dari satu   PLC secara terintegrasi dan bisa bersifat informatif.

## 2.2 Air Leak Test
Leak  tester adalah  alat  yang  digunakan  untuk mendeteksi kebocoran suatu produk, dalam hal ini produk disebut dengan work . Leak tester banyak digunakan  dalam  industri  untuk  menentukan akurasi  kebocoran  pada  produk,  selain  itu  juga mencegah  produk  cacat  yang  sampai  ke pelanggan.

## 2.3 Differential Pressure Air Leak Test
Differential  Pressure  Air  Leak  Test yaitu  metode pengujian dengan memberikan tekanan ke master work dan work (benda yang akan dites). Tekanan yang  diberikan  ke master  work dan work sama. Tahapan yang dilakukan pada proses differential pressure air leak test adalah charging , balancing,
dan detection . Proses yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1.Tahapan proses differential pressure air leak test
Tahapan  pertama  yang  dilakukan  adalah proses charging yaitu  memberikan  tekanan  ke work dan master ,  setelah  proses charging dilakukan tahapan yang dilakukan adalah proses balancing yaitu menyeimbangkan tekanan antara work dan master agar  seimbang  dan  stabil,  bila terdapat kebocoran yang terjadi pada work maka sensor DPS akan mendeteksi adanya perbedaan tekanan tersebut.

## 2.4   Permasalahan Yang Terjadi
Permasalahan yang terjadi pada HVAC line yaitu adanya  permintaan  yang  tinggi  dari customer untuk  model  yang  sudah  ada  dan  adanya permintaan model baru yaitu model EFC dan D80. Kapasitas line saat  ini  tidak  akan  mampu  untuk memenuhi  permintaan  produksi  yang  selalu meningkat.  Karena line memiliki  kapasitas maksimum. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar  2menjelaskan  tentang  kapasitas produksi HVAC  line 4    berdasarkan annual  plan 2013-2014 dan kapasitas  maksimum pembuatan produk  di HVAC  line 4.  Diagram  yang  berwarna hijau  menjelaskan  tentang annual  plan dari kapasitas  produksi HVAC dimulai  dari  bulan Agustus  2013-Februari  2014.  Sedangkan  garis ungu  menjelaskan  tentang  kapasitas  maksimum produksi pembuatan HVAC di HVAC line 4 .
Gambar 2. Grafik HVAC line 4 berdasarkan
Annual Plan 2013-2014 0 20000 40000 60000 Grafik Kapasitas HVAC line 4 Annual Plan 2013-2014 Kapasitas Maksimum Line Qty Produksi
Pada bulan September 2013 dapat terlihat bahwa loading produksi HVAC line 4 melebihi kapasitas produksi HVAC  line 4.  Meningkatnya loading produksi HVAC line 4 di karenakan meningkatnya permintaan  produksi  dari customer akan  model HVAC yang  sudah  ada  dan  permintaan HVAC model baru. Kapasitas maksimum dari HVAC line sendiri  adalah  23.596pcs  per  bulan,  sedangkan pada  bulan  September  permintaan  produksi meningkat  dengan  jumlah  permintaan  mencapai lebih dari 30000 pcs per bulan.
Permintaan  yang  tinggi  dari customer tidak hanya terjadi pada bulan September saja, namun terjadi pada bulan berikutnya bahkan pada bulan Februari  2014,  permintaan  produksi  meningkat hingga mencapai lebih dari 50000 pcs per bulan. Meningkatnya  permintaan  yang  tinggi  dari customer dikarenakan  meningkatnya  pembuatan HVAC untuk  model  yang  sudah  ada  dan permintaan pembuatan HVAC model baru. Untuk menanggulangi  masalah  tersebut  dibuatlah line baru  yaitu HVAC  line 6  yang  berfungsi  untuk mengimbangi  kapasitas  produksi line yang meningkat. Dalam pembuatan line baru dibutuhkan beberapa mesin salah satunya adalah mesin leak  test yang  berfungsi  untuk  mengecek kebocoran  dari evaporator dan heater yang berada di dalam case HVAC .

## 3. HASIL DAN ANALISIS

## 3.1.   Disain Sistem Kendali
Gambar  3  memperlihatkan  disain  diagram  blok sistem kendali. Diagram blok ini menggambarkan garis  besar  proses  komunikasi  pada  sistem kendali.  Sistem  pengendali  PLC  mendapat pemicu  dari  modul  masukan  berupa  sensor  dan tombol,  kemudian  semua  masukan  tersebut diolah  oleh  PLC  dan  dijalankan  sesuai  dengan program  yang  sudah  di compile ke  PLC.  Prinsip kerjanya  adalah  masukan  PLC  memberikan sinyal,  lalu  sinyal  tersebut  diproses  untuk menggerakkan  keluaran  atau  sinyal  tersebut digunakan  untuk  memberikan  informasi  ke masukan air leak tester.
Selanjutnya sinyal tersebut diproses dan menghasilkan sinyal keluaran  air  leak  tester  dan sinyal keluaran tersebut diolah kembali oleh PLC untuk memerintahkan keluaran berupa pilot lamp dan buzzer yang berfungsi sebagai tanda apakah produk  yang  dilakukan  pengujian  sudah  OK (Good)  atau  NG  (Not  Good).  Pada  dasarnya, pemodelan dan disain sistem kendali pada sistem otomasi  industri,  banyak  memiliki  kesamaan konsep  tetapi  dengan  proses-proses  dan  urutan langkah yang berbeda-beda sesuai dengan fungsi mesin otomasinya [4-8]
Gambar 3. Sistem Kendali
3.2.   Komunikasi Air Leak Test kePLC
Pembuatan  mesin leak  test ini  meggunakan airleak  test tipe master  less .  Kelebihan air  leak test tipe master  less adalah  mampu  melakukan pengecekan kebocoran baik menggunakan master produk  maupun  tanpa  menggunakan master produk. Master produk adalah komponen produk  yang  digunakan  sebagai  pembanding volume  antara  produk  dengan  master  produk. Prinsip  kerja leak  test menggunakan master produk  atau  tanpa  menggunakan master produk sama.Gambar  4  memperlihatkan wiring  air  leak tester .
Gambar 4. Wiring Air Leak Tester
Air leak test terhubung dengan PLC dengan menghubungkan  masukan  PLC  ke  keluaran air leak  test sedangkan  keluaran  PLC  dihubungkan ke  masukan air  leak  test . Air  leak  test yang digunakan adalah tipe NPN sehingga com positis air leak test harus dihubungkan ke sumber positif. Wiring antara air leak test dengan plc memerlukan relay karena tegangan  yang dikeluarkan oleh air leak test sebesar 24 V.

## 3.3   Parameter Batas KebocoranProduk
Untuk mendapatkan batas atau standard kebocoran suatu produk perlu dilakukan beberapa kali  percobaan  sehingga  kita  dapat  menetukan batas  kebocoran  suatu  produk.  Parameter  batas kebocoran  suatu  produk  diperlukan  untuk mengetahui  batas  maksimum  kebocoran  suatu
produk, sehingga produk  yang bocor  tidak dapat lolos ke proses berikut.
Dari hasil percobaan menggunakan produk kita  dapat  mengetahui  berapa  nilai  untuk  NG+ yaitu  berapa  nilai  maksimum  kebocoran  produk dan  nilai  NG-  yaitu  batas  maksimum  kebocoran master  produk.  Pada  Gambar  5  dapat  dilihat gambar dari air leak test .
Gambar 5. Air Leak Tester
Langkah-langkah untuk mendapatkan parameter batas kebocoran suatu produk yaitu: 1.  Menekan  tombol  group  untuk  memilih  group mana yang akan dilakukan penyetingan waktu.
2.  Setelah  menekan  tombol  group  tampilan Air leak test akan berpindah sesuai dengan group yang telah kita pilih.
3. Tahapan selanjutnya adalah tekan tombol set lalu pilih group setting. Setelah memilih group setting akan muncul tampilan settingan waktu. Disana  kita  dapat  memasukkan  waktu pengecekan.  Tampilan  pengaturan  waktu dapat  dlihat  pada  Gambar  6.Gambar  6 memperlihatkan  tampilan  settingan  waktu untuk melakukan proses pengecekan kebocoran.  Untuk  memasukan  waktu  kita hanya  perlu  menekan  tombol  enter  lalu  kita masukan data waktunya dengan menggunakan tombol  yang ada pada air leak test .
4.  Setelah memasukkan data waktu pengecekan kita  harus  memasukkan  batas  maksimum produk  NG  dengan  menekan  tombol  kanan yang  ada  pada air  leak  test agar  dapat berpindah  ke  menu  yang  berikutnya  yaitu adalah tampilan menu judgement  yang terlihat pada Gambar 7.
Gambar 6. Setting waktu pengukuran
Gambar 7. Parameter setting Air Leak Tester
Gambar  7  memperlihatkan  nilai  dari  batas maksimum  NG  +  maupun  NG-.  Untuk  nilai  dari batas tersebut berdasarkan  standar yang ditentukan  oleh  PE.  Nilai  tersebut  belum  bisa dijadikan  sebagai  batas  maksimum  kebocoran suatu  produk. Karena nilai  dari batas maksimum kebocoran  produk  didapatkan  dari  hasil  trial produk.
Setelah
memasukkan nilai batas maksimum kebocoran suatu produk tahapan yang dilakukan  adalah  memasukkan  besar  tekanan nitrogen  yang  akan  di  berikan  ke  produk  dan master  produk.  Untuk  besar  tekanan  sendiri merupakan  standar  perusahaan  yaitu  untuk evaporator  membutuhkan  tekanan  sebesar  800 kpa  dan  untuk  heater  membutuhkan  tekanan sebesar 200 kpa.
Setelah  memasukkan  semua  parameter yang  dibutuhkan  untuk  proses  pengecekan adalah proses fitting . Proses fitting adalah proses untuk mengatur dan memastikan bahwa settingan yang telah dimasukkan benar-benar telah sesuai.

## 3.4 Pembuatan Program PLC
Berdasarkan  pada  urutan  kerja  operator  yang telah  dibahas  pada  sub  bab  sebelumnya,  maka dibuatlah  flowchart  program  agar  memudahkan dalam programming pada PLC. Sebelum membuat flowchart program terlebih dahulu harus membuat flow proses kerja dari mesin yang akan dibuat.  Gambar  8  merupakan  flow  proses
darimesin  yang  akan  dijalankan  di  mesinair  leak test yang akandibuat .
Gambar 8. Flow Proses Mesin Air Leak Test
Berdasarkan flow proses  mesin leak  test diatas, urutan  kerja  mesin  dapat  dijelaskan  sebagai berikut: 1.  Operator melakukan loading produk.
2.  Lalu,  sensor  produk  aktif,  bila  sensor  produk belum aktif maka produk belum ada di tempat pengecekan leak test dan mesin leak test tidak akan  running  sebelum  ada  produk  di  tempat pengecekan.
3.  Lalu operator memilih tipe program yang ingin digunakan  dengan  mengarah  kanban  ke QR code untuk di scan. 4.  Setelah  itu  operator  mengambil coupler dan dipasang ke expansion valve . 5.  Setelah coupler terpasang, operator menekan tombol start. 6. Air  leak  tester melakukan  proses  pengisian udara  ke  produk  untuk  mengecek  apakah produk bocor atau tidak.
7.  Bila  produk  tidak  bocor  maka,  komponen keluaran  seperti buzzer , tower  lamp akan berwarna  hijau, stamp ok  akan  naik,  dan tampilah HMI akan terlihat tulisan Ok.
8.  Namun,  bila  produk  bocor,  maka tower  lamp akan  berwarna  merah, buzzer NG  aktif  dan tampilan  di  HMI  bertuliskan  NG,  bila  hal  itu terjadi  maka  operator  harus  menekan  tombol reset dan  proses  bisa  diulang  satu  kali  lagi. Proses pengulangan pengecekan produk yang dilakukan  maksimum  2  kali  pengecekan karena merupakan standar perusahaan manufaktur tersebut.
9.  Setelah  produk  selesai  dilakukan  proses pengecekan  maka  produk harus  diberi stamp sebagai  tanda  bahwa  produk  tersebut  telah dilakukan pengecekan di mesin leak test. Berdasarkan  pada  urutan  kerja  operator  yang telah  dibahas  pada  sub  bab  sebelumnya,  maka dibuatlah flowchart program  agar  memudahkan
dalam programming pada  PLC.Berikut flowchart dari program pada sistem kontrol mesin leak test
Gambar 9. Flow chart Program
4. KESIMPULAN
Pembuatan  mesin air  leak  test  HVAC di line 6 menggunakan  sistem  kontrol  masukan  berupa tombol, photosensor, QR Code ( Quick Response ), pressure switch , proses berupa PLC Omron CJ2M, Differential Pressure Air Leak Test , HMI dan keluaran berupa pilot lamp , buzzer , dan lampu  dapat  menampung loading yang  berlebih pada HVAC  line 4  dengan  rata-rata  jumlah produksi  36779  pcs  per  bulan,  yang  seharusnya HVAC  line 4  hanya  dapat  menampung  jumlah produksi  23,596  pcs  per  bulan.  Dimana  jumlah overloading produksi di HVAC line 4 ditampung di HVAC  line 6.Pembuatan  program  menggunakan PLC Omron CJ2M CPU 11menggunakan bahasa ladder  diagram dengan  memakai softwareCX Programme r  ver.  9.3  memiliki  dua  mode pengoperasian  yaitu  auto  dan  manual.  Mesin dapat  mendeteksi  kebocoran  pada  bagian evaporatorassy berdasarkan
setting -an parameter air leak test yang didapatkan dari hasil trial dengan standar produk EFC B 2.3 ml/min dan standar produk EFC C 2.36 ml/min.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Rullan,  A.,  Programmable  Logic  Controllers versus  Personal  Computers  for  Process Control, Computers ind. Engineering , 1997; 1- 2: 421-424.
[2].  Valencia,  G.P.,  J.A.  Rossiter,  Programmable logic  controller  implementation  of  an  auto- tuned  predictive  control  based  on  minimal plant information, ISA Transactions . 2011;50: 92-100.
[3].  Ardi,  S.,  Agus  Ponco,  Adli  Fadli  Kurnia, Design  Control  System  of  the  Out  Diameter Finish  Machine  Based  on  Programmable Logic Controlle r, International Conference on Instrumentation,  Communication,  Information Technology  and  Biomedical  Engineering, Bandung, Indonesia. 2013.
[4].  Ardi, S., Akhid Amin Rohayat, Color Detection on  Car  Component  Knock  Down  using Microcontroller PIC 16F877A and a Photodiode as a Sensor ,The 13th International  Conference  on  QiR  (Quality  in Research), Yogyakarta, Indonesia. 2013;1149-1155,
[5].  Ardi,  S.,  Lin  Prasetyani,  Reza  Guntur Budianto, Pokayoke  Control  System  Design using  Programmable  Logic  Controller  (PLC) on  Station  Final  Check  Propeller  Shaft , Proceeding  Annual  Engineering  Seminar, Yogyakarta, Indonesia.2013;C74 – C80.
[6].  Ardi, S., Paolo Marolanzano M, ModifikasiSistem sensor padaMesin Quenching denganMenggunakan Sensor JarakSilinderMonosashi-kun, Technologic. 2013; 4(1): 41-49.
[7].  Ardi,  S.,  Prasetyo,  D., Design  of  Inspection Tool for Checking The Existence and Position of  Hole  Stopper  Piston  5D9  Using  Sick Inspector Camera at Automation Center Bosh Cutting  &  Engraving  Machine ,  Proceeding SNEEMO,  Jakarta, Indonesia. 2011; C-77 – C-80.
[8].  Ardi,  S.,  Subagio,  D.,  Sidik,  M.,  “Automatic Detection  Machine  on  the  OLP  (Outer  Link Plate) Cam Chain Using Camera Sensor and Programmable  Logic  Controller”,  Proceeding MICEEI, Makasar, Indonesia.2014; 197-200.