## Journal of Technology and Informatics (JoTI)
Vol. 4, No. 1, Bulan Oktober Tahun 2022 E-ISSN 2686-6102
P-ISSN 2712-4842

## Rancang Bangun Smart System Green House untuk Budidaya Melon Berbasis PLC
Muhammad Yanuar Muhaimin 1* , Aulia Rahma Annisa 2 , Billy Montolalu 3
1,2,3 Program Studi Teknik Komputer, Institut Teknologi Telkom, Surabaya Email: muhyanuar@ittelkom-sby.ac.id 1* , aulia.ra@ittelkom-sby.ac.id 2 , billy@ittelkom-sby.ac.id 3
Abstrak: Pada pertanian yang masih melakukan proses secara tradisional perawatan tanaman dilakukan secara manual dan sangat bergantung dengan kondisi iklim cuaca. Untuk mengatasi hal tersebut perlu adanya suatu sistem yang  dapat mengontrol dan memantau kondisi ruangan pada greenhouse .  Alat pengontrol menggunakan PLC ( Programmable Logic Controller ), serta alat pendukung lainnya seperti lampu grow light , dan sensor NPK. Dari hasil pengujian sistem greenhouse berbasis PLC ini dengan menggunakan LED grow light dan sensor NPK. Pembacaan sensor NPK dikirim melalui aplikasi Blynk dan dapat dipantau melalui smartphone . Untuk tampilan interface PLC menggunakan HMI ( Human Machine Interface ) agar dapat mengontrol kondisi ruangan greenhouse dan menampilkan hasil pemantauan sensor. Hasil pertumbuhan tanaman melon pada greenhouse berbasis PLC menunjukkan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan tanpa menggunakan PLC. Hal tersebut terlihat pada perbedaan pertumbuhan daun, berat buah, pertumbuhan bunga dan kelembapan tanah. Monitoring kadar nutrisi tanaman telah berhasil 90% sesuai dengan ketentuan nutrisi pertumbuhan tanaman melon.
Kata Kunci: Blynk, Greenhouse , HMI, IoT, PLC
Abstract:   In agriculture that still carries out the traditional process, plant care is done manually and is very dependent on weather climatic conditions. To overcome this, it is necessary to have a system that can control and monitor the condition of the room in the greenhouse. The controller uses a PLC (Programmable Logic Controller), as well as other supporting tools such as grow lights and NPK sensors. From the results of testing this PLC-based greenhouse system using LED grow light and NPK sensors. NPK sensor readings are sent via the Blynk app and can be monitored via a smartphone. To display the PLC interface using HMI (Human Machine Interface) in order to control the condition of the greenhouse room and display the results of sensor monitoring. The results of melon plant growth in PLC-based greenhouses showed better results than those without using PLC. This can be seen in the differences in leaf growth, fruit weight, flower growth and soil moisture. Monitoring of plant nutrient levels has succeeded 90% in accordance with the nutritional requirements for melon plant growth.
Keywords : Blynk, Greenhouse, HMI, IoT, PLC

## PENDAHULUAN
Saat ini pengembangan teknologi berbasis Internet  of Thing (IoT)  semakin banyak digemari oleh banyak orang dikarenakan kemudahan yang ditawarkannya[1].  Dalam penerapan pengembangan teknologi berbasis IoT  tanaman yang cocok dalam penggunaan teknologi maju dalam budidaya pertanian yakni tanaman melon, sehingga tanaman melon itu sendiri memiliki peningkatan kebutuhan terhadap produksi. Berdasarkan data dari Badan Pusat Statistik (2020)[2].  Produksi  melon pada tahun 2015 mencapai 85,161 t, kemudian 125,447 t pada tahun 2016, tahun 2017 sebesar 103,840 t, dan sampai dengan tahun 2020 sebesar 138,177t. Berdasarkan hal tersebut terlihat bahwa  produksi melon setiap tahunnya memiliki peningkatan. Tanaman melon merupakan tanaman buah yang tergolong dalam famili Cucurbtaceae . Tanaman melon ini mempunyai keistimewaan pada rasa, aroma, warna dan memiliki khasiat untuk kesehatan misalnya digunakan sebagai anti kanker, menurunkan resiko stroke , jantung, serta membantu sistem pencernaan [3]. Melon merupakan jenis tanaman yang termasuk dalam hortikultura. Hortikultura ( horticulture ) merupakan bahasa latin dari hortus (tanaman kebun) dan
cultura/colere (budidaya) yang dapat diartikan sebagai budidaya tanaman kebun [4] . Hortikultura  hanya digunakan pada jenis tanaman yang dibudidayakan, untuk bidang kerja dari hortikultura meliputi pembenihan, pembibitan, kultur jaringan, produksi tanaman. panen, pengemasan serta pendistribusian. Tanaman melon memiliki suhu ideal paha suhu 25-30°C. Sedangkan untuk media tanam yang baik, tanah liat berpasir, tidak terlalu basah dengan unsur pH 5,8-7,2 dan mengandung bahan organik seperti andosol, latasol, regosol dan grumusol. Nutrisi di butuhkan untuk tanaman melon yang direkomendasikan untuk setiap pertumbuhan: Pembibitan dan vegetative awal: N=227 ppm, P=67, K=200, Ca=174, Mg=78, beralih ke berbunga/buah awal set N=209ppm, P=85, K=276, Mg=89, Ca=174, kemudian ke pemuatan buah berat: N=183ppm, P=120, K=448, Mg=112, Ca=174 [5].
Apabila terjadi sesuatu mengingat kondisi alam pada saat ini tidak mudah ditebak, seperti cuaca yang tidak tetap setiap harinya. Misalnya ketika pagi, cuaca berada di keadaan cerah dan tiba-tiba terjadi hujan serta musim yang tidak pasti tentunya ini akan membuat proses pertanian menjadi terganggu. Hal ini pasti sangat tidak diinginkan, maka untuk memaksimalkan proses
pertanian dapat digunakan teknik pertanian yang lebih modern  dengan memanfaatkan teknologi yang sudah berkembang dan proses pertanian dapat dilakukan di dalam sebuah ruangan greenhouse . Melakukan pertanian di dalam sebuah ruangan greenhouse dan dengan memanfaatkan PLC, HMI, dan mikrokontroler yang telah terhubung ke internet serta beberapa sensor dan aktuator, sebuah ruangan greenhouse akan cukup mudah dipantau dan dikendalikan kondisinya. PLC sebagai alat kontrol penyiraman otomatis, HMI sebagai tampilan ikon control dan menampilkan hasil monitoring sensor sedangkan mikrokontroler sebagai monitoring pada tanaman lalu hasilnya akan di tampilkan di HMI. Sehingga akan mempermudah manusia untuk memantau kondisi ruang greenhouse .
Penelitian yang telah  dilakukan pada tahun 2012 oleh [6],  mengangkat topik terkait penerapan konsep IoT, yaitu pengembangan sistem kontrol otomatis yang mampu mengendalikan iklim pada greenhouse sebagai bentuk inovasi di era Revolusi Industri 4.0 dimana perangkat yang terhubung ke internet dapat mengirimkan data sehingga beroperasi sesuai dengan  perintah yang ditentukan. Kemudian greenhouse dapat mengimplementasikan pembacaan sensor terhadap kelembaban udara, tanah, suhu dan PH pada media tanaman, Data yang telah diterima oleh sensor dapat disimpan pada database server . Maka sistem kerja pada greenhouse dapat dipantau melalui Web Browser yang menggunakan akses internet pada PC atau mobile .
Terdapat penelitian yang sudah dilakukan pada tahun 2018 oleh [7],  topik pada penelitian ini adalah mikrokontroler,  sehingga hasil dari penelitian ini terhadap keseluruhan sistem Compact Green House dalam digunakan sebagai alat untuk membantu membudidayakan tanaman krisan dan dapat membedakan perawatan tanaman krisan dengan compact greenhouse dan perawatan tanpa compact greenhouse . Menurut penelitian yang dilakukan pada tahun 2020 terdapat hasil observasi pada pemberian pupuk kotoran sapi dan irigasi tetes untuk pertumbuhan tanaman melon di lahan tailing, dilihat bahwa ada minggu ke-3 dan minggu ke-4 perlakuan tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap interaksi antara volume kotoran sapi dan irigasi tetes pada variabel pertumbuhan yang diamati. Oleh karena itu, pada penelitian ini belum dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman melon di lahan pasir [8] . Berdasarkan latar belakang tersebut maka diusulkan pembuatan suatu sistem yang dapat mengontrol dan memantau kondisi suatu ruangan greenhouse yang dapat menjaga kondisi sebuah ruangan sehingga pertanian yang berada pada greenhouse lebih terjaga kondisi suhu, kelembapan, kadar pH, dan kadar nutrisinya. Sistem dirancang menggunakan PLC, serta alat pendukung lainnya seperti lampu Grow light , dan sensor NPK. Sistem greenhouse berbasis PLC ini dengan menggunakan LED Grow Light dan sensor NPK. Untuk dari pembacaan sensor NPK dapat dikirim melalui blynk dan dapat di lihat melalui smartphone . Untuk tampilan
interface PLC menggunakan HMI  supaya bisa mengontrol kondisi ruangan greenhouse dan menampilkan hasil pemantauan pembacaan sensor.

## METODE PENELITIAN
Pada pembuatan sistem  ini ada beberapa tahapan yang dilakukan  meliputi:  desain sistem, perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak.

## Desain Sistem
Desain sistem dibuat dengan tujuan untuk mengetahui bagaimana sistem nantinya akan berjalan sesuai dengan kebutuhan dan tujuan dikembangkan.
a. Rancangan Sistem Kerja
Rancang bangun sistem ditunjukkan pada Gambar 1 yang menunjukkan cara kerja dari smart system menggunakan PLC  sebagai sistem kendali atau pusat kontrol. Solenoid valve akan menyala dan pada air kolam ikan sehingga akan dihisap oleh sanyo lalu air tersebut akan di simpan di dalam tandon, setelah  itu solenoid valve yang ada pada tandon akan menyala lalu air akan mendistribusikan ke greenhouse menggunakan selang PE. Sensor NPK di diletakkan  ke dalam tanah untuk mengetahui kelembapan tanah, kadar air dan unsur tanaman yang ada di dalam tanah. Lampu  LED Grow Light akan menyala otomatis ketika di atur auto, lampu tersebut berfungsi sebagai pengganti matahari agar  tanaman dapat berfotosintesis. Selanjutnya dari pembacaan sensor diteruskan melalui Blnyk yang akan di simpan ke cloud dan  datanya  akan ditampilkan pada HMI. PLC  pada sistem juga dapat  mengontrol dan memantau  seperti penyiraman otomatis akan menyala sesuai jam yang telah di atur, dan lampu Grow Light akan menyala pada saat malam hari sebagai pengganti matahari. Pompa dan solenoid valve akan menyala otomatis jika tandon air kosong.
Gambar 1. Gambar Rancangan Sistem
Pada sistem yang dirancang terdapat  2 mode,  yaitu mode manual dan auto . Pada mode manual, pengguna dapat  bebas menyalakan lampu Grow light , melihat monitoring tanaman, dan pengontrolan sistem pada penyiraman pada tanaman. Sedangkan untuk mode auto perangkat akan berjalan secara otomatis,  seperti
penyiraman menjadi otomatis karna diberikan waktu yang ditentukan untuk penyiramannya dan lampu Grow Light akan menyala juga pada sore hari, untuk jadwal sudah diatur di jam 07.00 pagi ON dan 16 sore ON . Untuk lampu Grow Light akan menyala pada saat jam 16.00 sore ON sampai jam 06.00 pagi OFF .
Gambar 2. Flowchart Sistem Kerja Proses

## Perancangan Perangkat Keras
Pada perancangan perangkat keras untuk membuat smart system berbasis IoT yang menggunakan PLC terdiri dari PLC, HMI,  Travo  adaptor, Terminal kabel, MCB, Digital Volt+Amper meter, Relay OMRON, Sensor NPK dan Sensor DHT.
Tabel 1. Perancangan Perangkat Keras No Nama Fungsi 1 Programmable Logic Controller Sebagai sistem kendali 2 Human Machine Interface (HMI) Sebagai alat anatarmuka ke pengguna 3 Power Supply Untuk tenaga power dc 4 Terminal Kabel Sebagai penghubung antar kabel 5 MCB Sebagai sistem proteksi di dalam instalasi listrik jika terjadi beban berlebih serta hubung singkat arus listrik atau konsleting 6 Digital Volt +Amper meter Untuk mengetahui daya volt dan amper yang dikeluarkan 7 Relay OMRON Untuk mengendalikan dan mengalirkan listrik 8 Sensor NPK
Untuk mengukur kelembapan tanah
9 NodeMCU ESP 8266 Sebagai perantara Blynk
Perancangan Perangkat Lunak
a. Tampilan Human Machine Interface Perancangan perangkat lunak dibuat untuk
kebutuhan dalam menampilkan suatu HMI yang
dapat digunakan sebagai menampilkan data dari pengukuran sensor yang terjadi pada PLC  dan mengontrol greenhouse seperti penyiraman otomatis dan menyala lampu grow light.

## Gambar 3. Tampilan HMI
Gambar 4. Tampilan HMI Greenhouse

## b. Tampilan Blynk
Untuk perancangan pengiriman pembacaan sensor NPK menggunakan Blynk . Sehingga dapat memudahkan  monitoring  pembacaan sensor NPK melalui smartphone seperti gambar 5. berikut ini:
Gambar 5. Tampilan Blynk

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada respon antara sensor NPK dan PLC yang berfungsi untuk membaca NPK dari tanaman melon lalu dari pembacaan sensor akan ditampilkan di HMI. Untuk set point N ( Nitrogen ) adalah 20, set point P ( Phosporus ) adalah 50, dan K ( Potassium ) adalah 100.
a. Grafik respon antara sensor NPK dengan penyiraman air dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 6.  Grafik Respon
Didapatkan  hasil pembacaan sensor NPK dengan yang dilakukan selama 14 hari pengujian dengan nilai 18. Untuk set point nitrogen yang dibutuhkan melon adalah 20. Dari pemberian nutrisi tambahan yang dilakukan setiap sore hari hasilnya lebih dari set point (dapat dilihat pada no 3, 8, dan 9) yang ditentukan, dari hasil tersebut dapat diketahui bahwa  maka pemberian nutrisi tersebut berhasil.
b. Tampilan HMI dari Pembacaan Sensor NPK.
Gambar 7. Tampilan HMI Sensor NPK
c. Untuk  mengaktifkan  lampu Grow Light harus melakukan sinkronisasi dulu antara jam PC dan CX- Programmer .  Jika sudah melakukan sinkronisasi terhadap jam maka lampu akan menyala pada jam 05.00 sore sampai dengan 06.00 pagi. Ketika sudah jam  06.00  pagi maka lakukan sinkronisasi dahulu, jika sudah melakukan sinkronisasi lampu akan mati dengan sendirinya.
Gambar 8. Sistem Kerja Grow Light
d. Penyiraman otomatis di atur pada jam 07.00 pagi dan jam 16.00  sore pengaturan tersebut di setting di dalam CX-Programmer setelah di atur lakukan sinkronisasi jam komputer dan jam pada PLC.
Gambar 9. Sistem Penyiraman Otomatis
e. Pengujian sistem keseluruhan terhadap tanaman melon akan diamati ketika alat memulai sistem dari awal hingga waktu yang telah ditentukan untuk kebutuhan pengujian. Dengan bahan pengujian menggunakan tanaman melon yang diberikan sensor NPK, penyiraman otomatis, dan diberikan lampu Grow Light . Adapun tanaman melon yang tidak pakai PLC dengan penanam bibit diwaktu yang sama.
Pengujian pertumbuhan melon dilakukan untuk membuat perbandingan antara budidaya yang tidak dikontrol dengan yang dikontrol dengan PLC. Data perbandingan pengujian tersebut dapat dilihat pada Tabel 2 berikut:
Tabel 2. Perbandaingan Pertumbuhan Tanaman Melon
Tanaman Melon dengan PLC Tanaman Melon tanpa PLC Daun tumbuh lebar, dengan panjang 21 cm. Daun tidak tumbuh dengan lebar, dengan panjang 13 cm.
Bunga mekar dengan sempurna Bunga tidak mekar dengan sempurna
Tanaman Melon dengan PLC Tanaman Melon tanpa PLC
Tinggi tanaman mencapai 270 cm Tinggi tanaman hanya 110 cm
Berat sekitar 1,5kg Berat melon sekitar kurang dari
1 kg

## KESIMPULAN DAN SARAN
Rancang bangun smart system greenhouse untuk budidaya melon berbasis IoT menggunakan PLC dalam hal ini digunakan sebagai sistem untuk membantu membudiyakan tanaman melon. Dari  hasil  pengamatan pertumbuhan tanaman, terdapat perbedaan pertumbuhan dibandingkan dengan tanaman yang tanpa ada pengontrolan sistem otomatis pada greenhouse . Perbedaaan terebut  terletak pada bertumbuhan  daun, buah, bunga dan tanah. Tanaman melon yang dikontrol menggunakan  PLC  terlihat lebih baik dibandingkan dengan tanaman melon yang tidak menggunakan PLC. Buah melon, daun, bunga, dan tanah pada tanaman yang tidak menggunakan PLC  terlihat lebih lambat pertumbuhannya, buah yang sangat kecil, bunga yang mengerut kering, dan tanah yang tidak basah.
Dari hasil pemantauan kadar nutrisi yang dilakukan diperoleh data bahwa sistem telah berhasil mengontrol pemberian kadar nutrisi berdasarkan pembacaan sensor NPK. Hal ini diketahui bahwa tingkat keberhasilan pengontrolan sebesar 90% dan mempengaruhi pertumbuhan tanaman melon yang lebih baik dibandingkan dengan tanpa adanya pengontrolan berbasis PLC.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] D. Abdulahad Aziz, “Webserver Based
Smart Monitoring System Using ESP8266 Node MCU Module,” Int. J. Sci. Eng. Res. , vol. 9, no. 6, pp. 801–808, 2018.
[2] B. P. Statistik., “Produksi Hasil Tanaman Buah-buahan,” 2020. www.bps.go.id/indicator/55/62/1/produksi- tanaman-buah-buahan.html (accessed Jan. 18, 2022). [3] U. Sudjianto and V. Krestiani, “Studi Pemulsaan dan Dosis NPK pada Hasil Buah Melon (Cucumis melo L),” J. Sains dan Teknol. , vol. 2, no. 2, pp. 1–7, 2009.
[4] “Tanaman Holtikultura,” Stebis@IGM , 2015. https://stebisigm.ac.id/berita238- Tanaman-Holtikultura.html (accessed Jan. 03, 2022). [5] “Melon,” Pertanianku , 2022. https://www.pertanianku.com (accessed Jan. 02, 2022). [6] K. S. Uray Ristian, Ikhwan Ruslianto, “Sistem Monitoring Smart Greenhouse pada Lahan Terbatas Berbasis Internet of Things (IoT),” JEPIN (Jurnal Edukasi dan
Penelit. Inform. , vol. 8, no. 1, pp. 87–94, 2022, [Online]. Available:
https://jurnal.untan.ac.id/index.php/jepin/art icle/view/52770/75676592894.
[7] Y. Prabowo, “Rancang Bangun Dan
Pemanfaatan Programmable Logic
Controller ( Plc ), Untuk Pengendalian Budidaya Tanaman Secara Hidroponik,”
2007.
[8] S. N. Aini, R. Santi, D. Pratama, E. Helda, and R. M. Sinaga, “The Effect oF Cow Manure Addition and Drip Irrigation System,” J. Bioind. Vol . 2 No. 2 , vol. 2, no. 2, pp. 453–465, 2020.