SJME KINEMATIKA Vol.8 No.2, 25 Desember 2023, pp 140-148 https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika

## PERANCANGAN SISTEM PNEUMATIK PLC TRAINER BERBASIS PEMROGRAMAN SOFTWARE FESTO FLUIDSIM 3.6

## PNEUMATIC SYSTEM DESIGN OF PLC TRAINER BASED ON FESTO FLUIDSIM 3.6 SOFTWARE PROGRAMMING
Kamal Hamzah 1) , Adhes Gamayel 2) , M Zaenudin 3*) , YKP Saleh 4) NC Hidayat 5) 1,2,3,4,5 Jurusan Teknik Mesin, Universitas Global Jakarta, Depok, Indonesia. email: 092020090099@student.jgu.ac.id 1) , adhes@jgu.ac.id 2) , mzaenudin@jgu.ac.id 3*) , yasya@jgu.ac.id 4) , hanief@jgu.ac.id 5) Received: 11 Juni 2023 Accepted: 16 Desember 2023 Published: 25 Desember 2023 Abstrak
Dalam kontrol programmable logic controller (PLC) dan pneumatik diperlukan sebuah alat peraga berupa trainer yang dapat dijadikan sebagai rujukan dasar dan  memudahkan  mahasiswa  Teknik  Mesin  dalam  memahami  sistem  kerja kontrol PLC dan pneumatik. Perancangan ini bertujuan untuk dapat melakukan simulasi gerak pneumatik dengan acuan simulasi pada pemrograman perangkat lunak  Festo  Fluidsim  3.6.  Perancangan  trainer  ini  ada  3  bagian  utama  yaitu rangka yang terbuat dari bahan besi, perangkat kontrol otomatis yang terprogram berupa PLC dan yang ketiga adalah perangkat gerak mekanik berupa rangkaian Pneumatik. Alat ini disatukan dalam sebuah sistem rangkaian yg kemudian diuji dengan 3 percobaan berdasarkan simulasi rangkaian yang dibuat pada perangkat lunak  Festo  Fluidsim  3.6.  Hasil  pengujian  dari  3  percobaan  simulasi  didapat bahwa,  sistem  kontrol  PLC  dapat  mengirimkan  sinyal  pada  gerak  mekanik silinder kerja tunggal. Sistem kontrol PLC juga dapat mengirimkan sinyal pada gerak  mekanik  silinder  kerja  ganda  dengan  gerak  tidak  simultan.  Selain  itu, sistem kontrol PLC dapat mengirimkan sinyal pada gerak mekanik silinder kerja ganda dengan gerak simultan. Dari pengujian didapat data bahwa jumlah gerak langkah  silinder  kerja  tunggal  lebih  banyak  dibandingkan  pada  silinder  kerja ganda. Ketiga uji menunjukkan bahwa dapat menggerakkan silinder dengan baik divariasi flow control yaitu bukaan flow control 25, 50, 75 dan 100%. Kata Kunci : trainer PLC , trainer pneumatik, pengendali alur, tekanan .

## Abstract
This study aims to carry out pneumatic trainer motion simulations using Festo Fluidsim 3.6 software programming simulation. The trainer design has  three  main  parts,  namely  a  frame  made  of  iron,  a  programmable automatic  control  device  in  the  form  of  a  PLC,  and  the  third  is  a mechanical movement device in the form of a pneumatic circuit. This tool will be integrated into a circuit system, which is then tested with three experiments based on circuit simulations made in the Festo Fluidsim 3.6 software. The test results from 3 simulation experiments  show that the PLC  control  system  can  send  signals  to  the  mechanical  motion  of  a single-acting cylinder. The PLC control system can also send signals to
SJME KINEMATIKA Vol.8 No.2, 25 Desember 2023, pp 140-148 https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
the mechanical motion of a double-acting cylinder with non-simultaneous motion. Other than that, the PLC control system can send signals on the mechanical motion of a double-acting cylinder with simultaneous motion. The three experimental tests found that the number of strokes for a single- acting cylinder was more than that for a double-acting cylinder. The three tests showed that they could move the cylinder well with variations in flow control, namely the flow control openings of 25, 50, 75 and 100%.
Keywords: PLC trainer, pneumatic trainer, flow control, pressure. DOI:10.20527/sjmekinematika.v8i2.259
How to cite :  Hamzah, K.,  Gamayel,  A.,  Zaenuddin, M.,  Saleh, Y. K. P.. Hidayat, N. C., “Perancangan Sistem Pneumatik PLC Trainer Berbasis Pemrograman Software Festo Fluidsim 3.6”. Scientific Journal of Mechanical Engineering Kinematika , 8(2), 140-148, 2023.

## PENDAHULUAN
Programmable  logic  controller (PLC)  dan  Pneumatik  adalah  bagian  dari  sistem otomasi industri dengan tujuan agar proses kerja dapat efisien dan handal. PLC memiliki aplikasi yang banyak digunakan, misalnya: sistem pompa, kontrol motor, riset energi, sistem monitoring,  sistem  tracking  matahari,  dan  aplikasi  photovoltaic[1].  Industri  yang  telah melakukan sistem proses otomatisasi akan dapat mampu bersaing saat ini. Kelebihan sistem yang menggunakan Pneumatik adalah pekerjaan dapat lebih bersih dan efisien dikarenakan pada pneumatik memiliki sumber yang tidak terbatas, mudah tersalurkan, fleksibilitas, dapat disimpan  dan  mudah  dimanfaatkan[2].  Sedangkan  sistem  PLC  memiliki  keuntungan dikarenakan  PLC  memiliki  sistem  yang  kuat  dan compact ,  sistem  operasi  yang  handal, waktu eksekusi prosesor yang cepat, mudah dikembangkan sistemnya, konsumsi daya yang rendah, dapat menangani sejumlah input dan output digital[3]. Festo Fluidsim 3.6 adalah perangkat  lunak  yang  dapat  mensimulasikan  PLC  dan  Pneumatik  dengan  menggunakan symbol yang telah mengikuti standar internasional[4]. Dari penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya maka untuk perancangan alat peraga trainer PLC Pneumatik berbasis software Festo Fluidsim 3.6 belum dilakukan.
Beberapa perancangan alat sederhana, misalnya alat pencetak briket sederhana, yang menggunakan PLC sebagai kontrol utama menunjukkan bahwa alat tersebut memberikan performa  yang  lebih  baik  dari  segi robustness dibandingkan  dengan  menggunakan mikrokontroler, dimana pembacaan sensor dan pengaturan aktuator dapat berjalan dengan sangat baik [5,6] . Dalam proses pengembangannya, penggunaan PLC melibatkan beberapa tahap, termasuk simulasi dengan menggunakan perangkat lunak dari vendor pengembang PLC, seperti Omron, Mitsubishi, Semens, dan lain sebagainya [7] . Simulasi merupakan suatu tahap  yang  sangat  penting  dalam  pengembangan  suatu  produk,  dikarenakan  proses  ini menghemat beberapa tahapan pengembangan dan dapat memberikan gambaran yang lebih baik tentang bagaimana suatu sistem akan bekerja dan mencegah beberapa kemungkinan galat  yang  dapat  terjadi [8-10] .  Simulasi  yang  berkaitan  dengan  beberapa  aspek pengembangan produk menjadi salah satu kunci utama untuk mengembangan suatu produk sedemikian rupa dengan lebih cepat dan efisien, sehingga mampu mengurangi siklus trial- and-error yang sering terjadi pada tahap pengembangan produk [11] .
Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  merancang  bangun  suatu  alat  peraga  untuk pembelajaran  penggerak  pneumatik  berbasis  PLC  dan  menguji  alat  tersebut.  Perangkat lunak simulasi berupa Festo Fluidsim 3.6 digunakan untuk mempelajari kinerja perangkat berbasis pneumatik dan PLC sebelum dio. Terdapat 3 (tiga) pengujian yang disimulasikan pada trainer PLC Pneumatik. Sistem pneumatik yang digunakan pada penelitian ini yaitu pneumatik  dengan  katup  ganda.  Dalam  pengujiannya,  uji  gerak  langkah  silinder  kerja tunggal memiliki jumlah gerak langkah lebih banyak dibandingkan dengan gerak langkah
SJME KINEMATIKA Vol.8 No.2, 25 Desember 2023, pp 140-148 https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika
silinder kerja ganda dengan gerak secara sekuensial pada beberapa variasi flow control . Hal ini terjadi dikarenakan pada gerak mundur pada silinder kerja tunggal menggunakan pegas pengembali sedangkan silinder kerja ganda menggunakan tekanan udara yang dikendalikan oleh flow control [12] .

## METODE PENELITIAN
Dalam  menyelesaikan  rancangan  ini,  beberapa  tahap  perancangan  yang  dilakukan, meliputi  desain  rangka,  rangkaian  elektronik  PLC-Pneumatik,  serta  simulasi  dengan perangkat lunak Festo Fluidsim 3.6.

## Desain Rangka PLC-Pneumatik Trainer
Desain rangka dibuat sedemikian rupa secara modular. Hal ini akan mempermudah nantinya untuk penambahan modul-modul yang dianggap perlu [13]. Dimensi rangka yaitu memiliki ukuran Panjang 116 cm, lebar, 80 cm, dan tinggi 84 cm. Terdapat tiga bagian line yang dapat digunakan untuk memasang modul. Pada penelitian ini, setiap line tersebut dapat digunakan untuk berbagai keperluan, seperti panel PLC, panel pneumatik, serta rangkaian penghubung daya, baik  daya listrik untuk PLC maupun sumber tekanan yang diperlukan oleh pneumatik. Lebih detail mengenai desain rangka dapat dilihat pada Gambar 1.

## Gambar 1. Desain rangka PLC-pneumatik trainer.

## Rangkaian Elektronik PLC-Pneumatik Trainer
Terdapat  tiga  rangkaian  elektronik  yang  dikembangkan  untuk  keperluan  pengujian perangkat PLC-Pneumatik Trainer dalam penelitian ini. Beberapa rangkaian yang dirancang yaitu meliputi: (1) rangkaian PLC kontrol langsung silinder kerja tunggal, (2) rangkaian PLC kontrol langsung silinder kerja ganda, dan (3) rangkaian PLC kontrol langsung silinder kerja ganda  dengan  dua  solenoid.  Lebih  jelas  mengenai  pengaturan  perangkat  elektronik  pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2. Masing-masing pengaturan perangkat elektronik memiliki  kelebihan,  namun  demikian  pada  rangkaian  ketiga,  dimana    kontrol  PLC dihubungkan dengan dua solenoid, terdapat kemungkinan penurunan kinerja, dikarenakan daya, berupa tekanan angin,  yang diperlukan untuk menggerakkan pneumatik lebih besar ketimbang dihubungkan dengan satu perangkat solenoid yang ada pada pengaturan pertama dan kedua.
(a) (b) (c)
Gambar 2. Rangkaian PLC kontrol langsung untuk (a) silinder kerja tunggal, (b) silinder kerja ganda, dan (c) silinder kerja ganda dengan 2 solenoid.

## Simulasi Rangkaian Menggunakan Festo Fluidsim 3.6
Sebelum difabrikasi, untuk memastikan bahwa rangkaian dapat bekerja dengan baik, simulasi dilakukan dengan menggunakan Festo Fluidsim 3.6. Proses simulasi dapat dilihat pada  Gambar  3.  Dalam  memprogram  PLC, ladder  diagram digunakan  untuk menggambarkan skema rangkaian dan perintah-perintah apa yang akan bekerja pada PLC. Beberapa pin  dengan kode tertentu digunakan untuk  pengkodean dalam menghubungkan PLC dengan perangkat lainnya. Contoh ladder diagram yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4. Simulasi yang digambarkan pada Gambar 3 dan Gambar 4 diharapkan  dapat  memberikan  gambaran  dalam  perancangan  alat  peraga,  sehingga  dapat meminimalisir proses trial-and-error .
(a) (b) (c)
Gambar 3. Simulasi rangkaian untuk masing-masing rangkaian (a) percobaan 1, (b)
percobaan 2, dan (c) percobaan 3.
Gambar 4. Antarmuka aplikasi Festo-Fluidsim dan contoh ladder diagram percobaan rangkaian.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  rancangan  ini  yaitu  berupa  sistem  gerak  mekanik  otomatis  aktuator  dengan kontrol  PLC.  Tombol  START  dan  STOP  akan  mengontrol  gerak  pada  aktuator. Pemrograman ladder diagram pada PLC Omron CP1E akan mengirim sinyal perintah pada perangkat  solenoid  dan  limit switch yang  akan  mengubah  aliran  udara  pada  aktuator. Beberapa pengujian secara langsung dilakukan untuk keperluan meninjau secara langsung apakah ladder diagram yang dibuat sedemikian rupa berjalan dengan baik untuk mengontrol PLC  dan  perangkat  yang  terhubung  ke  PLC.  Proses  pengujian  melibatkan  pengamatan sebab-akibat dari START-STOP dan kerja rangkaian secara keseluruhan [14]. Gambar 5. Menunjukkan contoh proses pengujian rangkaian dan PLC-Pneumatik Trainer yang sudah selesai dirancang.
Gambar 5. Gambar proses pengujian dan PLC-Pneumatik Trainer yang sudah selesai dirancang.
Untuk  memberikan  gambar  unjuk  kerja  dan  keandalan,  rancangan  PLC-Pneumatik Trainer kemudian diuji dengan melakukan sistem bukaan udara pada perangkat komponen flow control sebesar 25, 50, 75 dan 100% dengan variasi tekanan mulai dari 0,5 bar, 1 bar, 2 bar dan 2,5 bar dan jangka waktu mulai 30 detik, 1 menit, 2 menit, dan 3 menit. Tabel pengujian pada rangkaian 1 dapat dilihat pada Tabel 1, dan grafik representasi Tabel 1 dapat dilihat pada Gambar 6. Dapat dilihat bahwa bukaan katup mempengaruhi secara signifikan jumlah langkah yang mampu dilakukan oleh rangkaian pneumatik. Hal ini juga terjadi pada Rangkaian 2 dan 3 (data secara lengkap ada pada lampiran). Dalam proses gerak maju  – mundur selama proses uji coba, meskipun tekanan diset sedemikian rupa agar tetap stabil, penggunaannya  secara  berulang  akan  membuat  stabilitas  tekanan  berkurang.  Sehingga, bukaan  katup  pada flow  control yang  lebih  tinggi  akan  memberikan  kesempatan  bagi rangkaian  pneumatik  untuk  memulihkan  tekanannya  lebih  cepat,  sehingga  mampu memberikan gerakan maju – mundur secara lebih cepat dan stabil. Lebih lanjut lagi, pada silinder kerja tunggal, gerak maju – mundur terkendala pada gerakan baliknya (mundur), dimana setelah melakukan gerak maju, gerak mundur dilakukan mengandalkan sistem gerak
pegas yang ada di dalam silinder. Hal ini dianggap tidak cukup efektif untuk menghasilkan gerak maju-mundur yang stabil [5,6]. Silinder kerja ganda, dimana gerakan maju – mundur- nya  masing-masing  memiliki  katup  tersendiri  untuk  mengontrol  proses  geraknya menjanjikan  gerakan  yang  lebih  stabil  dan  dapat  dikontrol,  baik  melalui flow  control maupun tekanan [15].
Tabel 1. Pengujian rangkain 1 dengan jumlah bukaan, tekanan, dan waktu berbeda.
Bukaan katup flow control Waktu Uji Jlh langkah silinder 0,5 bar Jlh langkal silinder 1 bar Jlh langkah silinder 2 bar Jlh langkah silinder 2,5 bar 25% 30 s 8 9 10 10 1 menit 15 16 17 17 2 menit 29 30 32 32 3 menit 43 44 46 46 50% 30 s 16 16 17 19 1 menit 30 32 34 35 2 menit 57 59 62 63 3 menit 87 88 92 94 75% 30 s 24 26 30 32 1 menit 45 46 48 50 2 menit 88 90 93 95 3 menit 131 132 138 141 100% 30 s 34 35 38 40 1 menit 65 69 72 74 2 menit 125 131 137 139 3 menit 170 173 177 179
Gambar 6. Grafik batang hasil uji. 0 50 100 150 200 30 s 1 menit 2 menit 3 menit 30 s 1 menit 2 menit 3 menit 30 s 1 menit 2 menit 3 menit 30 s 1 menit 2 menit 3 menit 25% 50% 75% 100% Ju m la h la ng ka h (k ali )
Nilai bukaan katup (%) dan waktu (s, menit)
Jlh langkah silinder 0,5 bar
Jlh langkal silinder 1 bar
Jlh langkah silinder 2 bar
Jlh langkah silinder 2,5 bar
SJME KINEMATIKA Vol.8 No.2, 25 Desember 2023, pp 140-148 https://kinematika.ulm.ac.id/index.php/kinematika

## KESIMPULAN
Perancangan Pneumatik PLC Trainer berbasis pemrograman perangkat lunak Festo Fluidsim 3.6 telah berhasil dilakukan dan pengujian perangkat juga sudah dilakukan. Hasil pengujian alat tersebut yaitu:
1. Sistem  kerja  alat  peraga  telah  dapat  bekerja  dengan  baik.  Hal  ini  ditunjukkan dengan pengujian gerak langkah silinder berdasarkan pemrograman simulasi pada software Festo Fluidsim 3.6 dan pengujian secara langsung.
2. Pada pengujian didapat bahwa pada sistem gerak langkah silinder pneumatik kerja tunggal  ( single  acting  cylinder )  menunjukkan  jumlah  gerak  langkah  yang  lebih banyak dibanding  gerak  langkah silinder pneumatik kerja ganda ( double  acting cylinder ),  namun  demikian  sistem  pneumatik  dengan  silinder  kerja  ganda menunjukkan stabilitas yang lebih baik.
3. Dari  data  uji  gerak  langkah,  silinder  kerja  tunggal  dan  silinder  kerja  ganda mempunyai kinerja yang berbeda. Silinder kerja tunggal memiliki gerak langkah lebih cepat dibandingkan dengan gerak langkah silinder kerja ganda pada varian flow control 25, 50 dan 75 %.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terimakasih peneliti sampaikan kepada Universitas Global Jakarta dan semua pihak yang telah mendukung terselesaikannya penelitian ini.

## REFERENSI
[1]  W. I. Kusumawati, P. Susanto, and I. Puspasari, “PKM pelatihan pemrograman dasar plc  untuk  smk  ketintang  surabaya,”  in Prosiding  Seminar  Nasional  Sains  dan Teknologi Terapan , 2019, pp. 621–626.
[2]  M. N. Fajar, “Modifikasi sistem kontrol elektropneumatik advance level  percobaan genap  1-20  berbasis  PLC  dengan  Menggunakan  Festo  PLC  FES-FC34,”  Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2021.
[3]  W. Bolton, Programmable logic controllers . Newnes, 2015.
[4]  Y.  Yuliyanto,  “Pengembangan  job  sheet  berbasis  scientific  approach  pada  mata pelajaran sistem kontrol elektropneumatik,” Jurnal Pendidikan Teknik Elektro , vol. 7, no. 2, 2017.
[5]  A. Kurniawan, M. Zaenudin, and Y. K. P. Saleh, “Pengaruh tekanan pada mesin press pneumatic untuk pembuatan briket dengan menggunakan JIG material SKD 11,” in Technopex 2023 , Nov. 2023, pp. 21–31.
[6]  Z. Arifin, M. Zaenudin, and Y. K. P. Saleh, “Perancangan kontroler pada konveyor pendeteksi berat menggunakan load cell berbasis PLC,” in Technopex 2023 , 2023, pp. 66–78.
[7]  E. R. Alphonsus and M. O. Abdullah, “A review on the applications of programmable logic controllers (PLCs),” Renewable and Sustainable Energy Reviews , vol. 60, pp. 1185–1205, 2016.
[8]  M. Zaenudin, M. N. Mohammed, and S. Al-Zubaidi, “Atomistic investigation on the effect  of  temperature  on  mechanical  properties  of  diffusion-welded  Aluminium- Nickel,” International Journal of Integrated Engineering , vol. 12, no. 5, 2020, doi: 10.30880/ijie.2020.12.05.008.
[9]  M.  Zaenudin,  M.  N.  Abdulrazaq,  S.  Al-Zubaidi,  A.  Gamayel,  and  A.  Sunardi, “Atomistic investigation on the role of temperature and pressure in diffusion welding of al-ni,” Journal of Engineering and Technological Sciences , vol. 52, no. 2, 2020, doi: 10.5614/j.eng.technol.sci.2020.52.2.4.
[10]  M. Rizki, A. Gamayel, and M. Zaenudin, “Simulation on the influence of the shape of the  carabiner  as  a  hanging  accessory  on  stress  distribution  using  Autodesk  Fusion 360,” JTTM: Jurnal Terapan Teknik Mesin , vol. 5, no. 1, pp. 33–40, 2024.
[11]  A. Sunardi, M. Mariyana, A. Gamayel, M. N. Mohammed, and M. Zaenudin, “Design &  development  of  friction  welding  machine  based  on  lathe  machine,”  in AIP Conference Proceedings , 2022.
[12]  A. M. Mubarokah, “Uji Coba Rangkaian Pneumatik Dasar Pada Silinder Single Dan Double Acting Serta Pada Percobaan Workbook Festo A1-A6 Guna Untuk Pembuatan Modul  Praktikum  Pneumatik  Sebagai  Panduan  Praktikum  Mahasiswa  Departemen Teknik Mesin Industri,” 2020.
[13]  A.  G.  Abdullah,  M.  R.  Novian,  I.  Indrawan,  E.  Haritman,  and  D.  Kuswardhana, “Pengembangan  Alat  Praktikum  Dasar  Otomasi  Industri  Modular,” Proceeding SNIPS , 2013.
[14]  A.  Kurniawan,  H.  Porawati,  and  S.  Aminah,  “Rancang  bangun  alat  peraga  sistem pneumatik dan pengujian dua silinder kerja ganda bergerak bersamaan secara terus- menerus,” Jurnal Inovator , vol. 4, no. 2, pp. 27–31, 2021.
[15]  M. I. Saruna, R. Poeng, and J. Rantung, “Analisis sistem penggerak pneumatik alat angkat  kendaraan  niaga  kapasitas  2  Ton,” JURNAL  POROS  TEKNIK  MESIN UNSRAT , vol. 2, no. 1, 2013.