## Simulasi Sistem Purging valve Pipa Penyalur Tembakau pada Industri Rokok di PT. Djarum Kudus

## Lukas Bambang Setyawan
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga Email : lukas.setyawan@.uksw.edu

## Ringkasan
Proses  pembuatan  rokok  di  industri  rokok  memerlukan  sistem pneumatic  feeding untuk melakukan proses distribusi tembakau. Mesin yang terlibat adalah mesin feeder dan mesin maker .  Tembakau  sebagai  bahan  dasar  rokok  disalurkan  melalui  pipa  dari  mesin feeder menuju  mesin maker .  Untuk  menjaga  agar  pipa  penyalur  tembakau  tetap  bersih  tidak terdapat sumbatan atau gumpalan sisa tembakau pada pipa penyalur maka dibuat sistem purging valve . PT. Djarum Kudus menggunakan mesin feeder tipe KAR ( rotary feeder ). Mesin feeder KAR  membutuhkan  tambahan purging  valve pada  pipa  penyalur  tembakau  untuk mengatasi  adanya  sisa  tembakau  yang  menyumbat  atau  adanya  gumpalan  tembakau  di dalam  pipa  penyalur.  Pengendalian  proses  dilakukan  memakai  Beckhoff  IPC  CP6706 dengan  visualisasi  proses  secara  HMI  menggunakan  program  TwinCat  3.  Sistem purging valve telah  dilakukan  pengujian  menggunakan  simulasi  dan  sistem  bekerja  seperti  yang diharapkan. Sebelum sistem purging valve direalisasikan dan dimplementasikan pada mesin sesungguhnya  oleh  PT.  Djarum  Kudus  akan  dilakukan  penyempurnaan  sistem  terlebih dahulu untuk penggabungan dengan mesin lain.
Kata kunci: mesin feeder, mesin maker , sistem purging valve

## 1.   Pendahuluan
Pada proses pembuatan rokok di industri rokok diperlukan sistem pneumatic feeding untuk  proses  distribusi  tembakau.  Terdapat  2  jenis  mesin feeding yaitu  jenis  pertama mesin KAG ( gravity feeder ) dengan cara tembakau dicurahkan ke dalam pipa, dan jenis kedua  adalah  mesin  KAR  ( rotary  feeder )  dengan  cara  tembakau  dihisap  dari penampungan  menuju  mesin maker .  Pada  mesin feeder jenis  KAG  terdapat  komunikasi antara  mesin feeder dengan  mesin  rokok  ( maker )  yang  tidak  terdapat  pada  mesin feeder jenis  KAR.  Dengan  demikian  pada  mesin  KAG  lebih  mudah  dilakukan  pengosongan ( flushing ) pipa sehingga tidak ada tembakau tersisa di dalam pipa. Pada mesin KAR hal ini tidak dapat dilakukan sehingga diperlukan purging valve untuk proses pengosongan ( flushing ) sisa tembakau dalam pipa.
PT  Djarum  Kudus  menggunakan  mesin feeder jenis  KAR  melalui  pipa  penyalur tembakau  langsung  terhubung  ke  mesin maker .  Pada  proses feeding ketika  tembakau dihisap dari mesin feeder menuju mesin maker sering terjadi penumpukan dan sumbatan sisa tembakau di dalam pipa penyalur setelah proses feeding selesai. Untuk mengatasi
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 18 No. 1 April 2019 Hal 51 - 64
hal  ini  maka  diperlukan  penambahan  sistem purging  valve agar  tembakau  dapat tersalurkan menuju mesin maker dengan baik dan tidak terjadi penumpukan tembakau ketika proses feeding selesai. Dengan demikian proses feeding berikutnya tidak terganggu.
[1]
Pembahasan dimulai dengan penjelasan sistem purging valve meliputi purging valve , mesin feeder ,  mesin maker ,  Beckhoff  IPC  sebagai  pusat  pengendali  sistem,  terminal  IO, dan  panel  kontrol.  Kemudian  dilanjutkan  dengan  hasil  pengujian  dan  diakhiri  dengan kesimpulan.

## 2.   Sistem Purging valve
Sistem Purging  valve terdiri  atas  3  bagian,  yaitu  : Human  Machines  Interface (HMI) sebagai  antarmuka  sistem  dengan  operator  [2],  panel  kontrol  serta  pengkabelan input/output [3],  dan  Beckhoff Industrial  Personal  Computer (IPC)  sebagai  pengendali sistem  [4],[5].  Diagram  blok  sistem  keseluruhan  dapat  dilihat  pada  Gambar  1.  Pada Gambar  1  sebelah  atas  adalah  bagian input dan  sebelah  bawah  adalah  bagian output . Sedangkan di bagian tengah adalah pengendali sistem yaitu Beckhoff IPC.
Masalah yang dihadapi dalam proses penyaluran tembakau dari mesin feeder menuju mesin maker adalah  mengatur  agar  sensor  dapat  saling  berkomunikasi  sehingga  sisa tembakau setelah proses feeding dari mesin feeder ke mesin maker dapat dibersihkan tidak menggumpal pada pipa penyalur tembakau sebelum dilakukan proses feeding berikutnya. Komunikasi antar sensor ini sangat penting untuk menjaga agar tidak terjadi sumbatan pada pipa penyalur tembakau.

## 2.1. Purging valve
Purging  valve atau flap merupakan  perangkat  hasil  modifikasi  dalam  suatu  sistem rangkaian  siklus  industri  dengan  tujuan  agar  pipa  penyalur  tembakau  dari feeder ke maker tetap  bersih  dan  tidak  terjadi  sumbatan  tembakau  yang  menggumpal  di  dalam pipa.  Bentuk purging  valve dapat  dilihat  pada  Gambar  2.  Kondisi  awal purging  valve dalam  keadaan terbuka.  Pada saat  mesin maker memberi  sinyal demand  /  request untuk menyalurkan tembakau menuju mesin maker , mesin feeder tidak langsung menyalurkan tembakau tetapi melakukan proses flushing terlebih dahulu dengan memasukkan udara melalui purging valve untuk menyapu bersih tembakau yang tersisa dalam pipa menuju ke dalam mesin maker . Selang beberapa sekon berikutnya purging valve ditutup kemudian tembakau dari mesin feeder akan disalurkan menuju ke mesin maker .
Gambar 2. Bentuk Purging valve atau flap
2.2.   Mesin Feeder
Sketsa mesin feeder KAR ditunjukkan pada Gambar 3. Mesin feeder adalah mesin yang fungsinya  sebagai  penyedia  atau  penampung  tembakau  agar  siap  dihisap  oleh  mesin maker .
Dari  Gambar 3  terlihat  tembakau  yang  telah  berada pada  tahap  siap  hisap melalui conveyor kemudian  dicurahkan  ke dalam  bak  penampungan feeder KAR.  Pada  masing- masing  bak  penampungan  terdapat  6  pipa  yang  digunakan  untuk  menyalurkan tembakau, selanjutnya tembakau tersebut akan dihisap oleh 6 mesin maker .
Gambar 3. Gambar sketsa mesin feeder KAR
2.3.   Mesin Maker
Gambar sketsa mesin maker ditunjukkan pada Gambar 4. Mesin maker adalah mesin yang  berfungsi  sebagai  pembuat  rokok. Mesin maker akan  menghisap  tembakau  ketika mesin berada pada kondisi tembakau kosong. Dari Gambar 4 terlihat tembakau di bak penampungan  mesin feeder KAR  akan dihisap  oleh  mesin maker melalui  pipa  penyalur tembakau. Pada pipa penyalur tembakau tersebut dipasang purging valve yang fungsinya untuk membocorkan pipa.
Gambar 4. Gambar sketsa mesin maker

## 2.4.  Beckhoff IPC
Sebagai  pengendali  sistem purging  valve digunakan  Beckhoff  IPC  tipe  CP6706 (Gambar  5).  IPC  CP6706 adalah PC-based PLC  ( Programmable Logic Controller )  sekaligus sebagai  layar user  interface yang  terintegrasi  dengan  internet,  IO,  dan  windows.  IPC terhubung ke IO melalui Coupler , dalam hal ini digunakan Coupler EK1100. Pengendalian sistem purging valve dilakukan menggunakan program TwinCat 3 [6] [7].
Gambar 5. Wujud Beckhoff IPC CP6706 | 7-inch “Economy” Panel PC

## 2.5. Coupler EK1100
Coupler EK1100  dapat  dilihat  pada  Gambar  6. Coupler digunakan  untuk menghubungkan  EtherCAT  dengan  sejumlah  Terminal Input dan Output . Coupler terhubung ke jaringan internet melalui antarmuka Ethernet.
Gambar 6. Beckhoff EK1100
Tabel 1. Data Teknik Coupler EK1100

## 2.6.  Terminal Input EL1008
Terminal Input EL1008  dapat  dilihat  pada  Gambar  7.  Sesuai  dengan  namanya Terminal Input merupakan bagian input untuk proses pengendalian oleh IPC. Terdapat 8 port  input dengan  masing-masing  alamat input sesuai  dengan  variabel  pada  program TwinCat 3. Pada masing-masing port input terdapat indikator LED yang akan menyala apabila ada sinyal input masuk.
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 18 No. 1 April 2019 Hal 51 - 64
Gambar 7. Terminal input EL1008
Tabel 2. Data Teknik Terminal Input EL1008

## 2.7.  Terminal Output EL2008
Terminal Output EL2008 seperti Gambar 8. Terminal output digunakan sebagai port keluaran hasil proses pengendalian oleh IPC seperti eksekusi kontrol ke perangkat keras relay atau LED. Terdapat  8 port keluaran dan setiap port memiliki  indikator LED  yang akan menyala bila ada sinyal keluaran.
Gambar 8. Terminal Output EL2008
Tabel 3. DataTeknik Terminal Output EL2008
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 18 No. 1 April 2019 Hal 51 - 64

## 2.8.  Panel Kontrol
Sketsa panel kontrol dapat dilihat pada Gambar 9. Sedangkan tampak depan panel kontrol ditunjukkan pada Gambar 10. Tampak bagian dalam panel kontrol dapat dilihat pada Gambar 11. Tampak bagian dalam pintu panel kontrol diperlihatkan oleh Gambar 12.
Gambar 9. Sketsa Bagian Depan Panel Kontrol
Gambar 10. Tampak Depan Panel Kontrol [3]
Gambar 11. Tampak Bagian Dalam Panel Kontrol [3]
Gambar 12. Tampak Bagian Dalam Pintu Panel Kontrol [3]

## 3.   Perangkat Lunak Sistem
Implementasi  perangkat  lunak  sistem Purging  valve menyediakan  2  pilihan,  yaitu  : mode Manual dan mode auto . Mode auto dilengkapi dengan proteksi ketika berada pada kondisi choke up dan full .
Bagan sistem mode manual digambarkan oleh Gambar 13. Sedangkan bagan sistem auto dan proteksi diperlihatkan pada Gambar 14.
Gambar 13. Bagan sistem mode Manual
Gambar 14. Bagan sistem mode Auto dan Proteksi

## 4.   Hasil Pengujian
Pengujian  sistem  dilakukan  menggunakan  simulasi  untuk  menjalankan  sistem purging  valve dengan  memanfaatkan  fitur Visualization pada  aplikasi  TwinCat  3  yang dapat  digunakan  untuk  membuat Human  Machine  Interface  (HMI). Semua  data  nilai variabel disimulasikan menggunakan Visualization untuk menggantikan sinyal masukan dari HMI (seperti fitur enable tiap pipa, tombol pilihan mode, pengaturan airlock dan flap ) serta dapat melihat / memonitor secara visual kondisi dari airlock dan flap purging sedang terbuka atau tertutup dengan cara mengambil nilai dari variabel-variabel dari algoritma masing-masing pipa. Implementasi perangkat lunak sistem Purging valve menyediakan 2 pilihan,  yaitu  :  mode Manual dan  mode Auto .  Mode Auto dilengkapi  dengan  proteksi ketika berada pada kondisi choke up dan full .
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 18 No. 1 April 2019 Hal 51 - 64

## 4.1.  Simulasi pengujian Mode Manual
Pengujian mode manual dilakukan pada 3 kondisi dengan cara mengambil nilai dari variabel-variabel untuk kendali airlock dan flap purging . Sinyal masukan yang berasal dari HMI  digantikan  oleh  tombol/ button yang  dimasukkan  dalam  bentuk  simbol  pada simulasi  dan  mengalami  perubahan  warna  jika  nilai  dari  variabel  tersebut  mengalami perubahan.  Nilai  dari  variabel  apabila True memiliki nilai  1  (hijau), dan False memiliki nilai 0 (merah). Contoh tampilan hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 15.
Gambar 15. Contoh Tampilan hasil pengujian simulasi mode manual
1.   Pengujian kondisi pertama, simulasi dilakukan untuk menjalankan sistem mode manual dengan  mengaktifkan airlock dan flap pipa  1.  Tombol  Power  dan  Start ditekan  sehingga  bernilai true .  Kemudian  simulasi  dilakukan  untuk mengaktifkan mode manual , airlock dan flap pipa 1. Ketika tombol manual , airlock dan flap pipa 1 ditekan, maka variabel output airlock dan flap untuk pipa 1 tersebut bernilai true (1) dan pipa lain bernilai false ketika tidak ditekan.
2.   Pengujian  kondisi  kedua,  simulasi dilakukan seperti pengujian  pertama  namun ditambah  dengan  penekanan  pada  tombol airlock dan flap pipa  3.  O utput dari variabel airlock dan flap untuk  pipa  1 dan  pipa  3  bernilai true (1),  dan  pipa  lain bernilai false ketika tidak ditekan.
3.   Pengujian kondisi ketiga, simulasi dilakukan seperti pengujian kondisi pertama dan kedua namun ditambah dengan penekanan pada tombol airlock dan flap pipa 5. Output dari variabel airlock dan flap untuk pipa 1, pipa 3, dan pipa 5 bernilai true (1), dan pipa lain bernilai false ketika tidak ditekan.

## 4.2.  Simulasi pengujian Mode Auto
Pengujian algoritma mode auto disimulasikan pada 1 pipa dengan 1 kondisi normal dan 2 kondisi proteksi. Contoh tampilan hasil pengujian diperlihatkan pada Gambar 16.
Gambar 16. Contoh Tampilan hasil pengujian simulasi mode auto
1.   Pengujian pertama
a.   Simulasi  dilakukan  untuk  mode auto dengan  kondisi  awal  sensor request feeding menyala  menandakan  bahwa  mesin maker membutuhkan  tembakau,
lalu timer 45  sekon  akan  bekerja  seiring  dengan  menyalanya  indikator variabel airlock pipa 1 yang menandakan bahwa sedang ada hisapan namun flap pipa 1 masih terbuka, proses ini dinamakan proses flushing (variabel flap bernilai 0).
b.  Setelah  3  sekon  berlalu,  variabel timer 3  sekon  yang  aktif  tersebut  akan mentrigger timer 40 sekon seiring dengan aktif nya indikator flap purging pipa
1 yakni flap berada pada posisi tertutup (variabel bernilai 1). Ini menandakan proses feeding mulai berjalan.
c.   Setelah timer 40  sekon  selesai,  maka flap  purging akan  terbuka  (variabel bernilai  0)  yaitu  proses flushing terjadi.  Setelah  3  sekon, airlock akan  mati menandakan proses feeding telah berhenti dan tidak terdapat hisapan.
2.   Pengujian kedua, proteksi sensor full
a.   Simulasi  dilakukan  sama  seperti  simulasi  pada  pengujian  pertama  pada mode auto ,  namun  di  tengah  berjalannya  proses feedin g,  sensor full akan diaktifkan  dan  variabel  sensor full akan  aktif,  yang  menandakan  bahwa tembakau pada mesin maker sudah penuh.
b.   Setelah  sensor full terdeteksi, flap akan  terbuka  yang  menandakan  telah memasuki  proses end  feeding lalu  setelah  5  sekon  proses flushing tersebut, maka dapat dilihat bahwa airlock akan menutup/berhenti menghisap.
3.   Pengujian ketiga, proteksi choke up
a.   Simulasi  dilakukan  sama  seperti  pada  pengujian  kedua,  namun  indikator chokeup ditekan sebagai simulasi terjadi sinyal chokeup .
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 18 No. 1 April 2019 Hal 51 - 64
b.   Ketika  proses feeding sedang  berjalan,  disimulasikan  tombol chokeup diaktifkan, flap purging akan terbuka (variabel bernilai 0) selama 1 sekon dan kembali tertutup/menyala melanjutkan proses feeding.

## 4.   Kesimpulan
Perancangan sistem purging valve telah dilakukan. Pengujian sistem secara simulasi menunjukkan  bahwa  sistem purging  valve bekerja  seperti  yang  diharapkan,  baik  mode manual maupun mode auto . Sistem purging valve melibatkan mesin feeder KAR dan mesin maker .  Sistem  dikendalikan  oleh  Beckhoff  IPC  tipe  CP6706  dengan  visualisasi  proses secara HMI menggunakan program TwinCat 3.
Berikutnya pihak PT. Djarum Kudus masih akan melakukan penyempurnaan sistem dan  penggabungan  dengan  panel  mesin  yang  lain  sebelum  melakukan  realisasi  dan implementasi serta instalasi pada sistem keseluruhan.

## Daftar Pustaka
[1]  S. V. Iriyanto, “Sistem Purging valve untuk 6 Pipa Penyalur Tembakau pada Industri Rokok  di  PT  Djarum  Kudus,”  Skripsi,  Fakultas  Teknik  Elektronika  &  Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga, Januari 2019.
[2]  J.  Alvin,  “Human  Machines  Interface  Sistem Purging  valve Pada  Pipa  Penyalur Tembakau di PT Djarum Kudus,” Skripsi, Fakultas Teknik Elektronika & Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga, Juli 2018.
[3]  S. Ardian, “Panel Kendali 6 Pipa Untuk Menyalurkan Tembakau Dari Mesin Feeder Menuju Mesin Maker pada Industri Rokok di PT Djarum Kudus,” Skripsi, Fakultas Teknik  Elektronika  &  Komputer,  Universitas  Kristen  Satya  Wacana,  Salatiga, September 2018.
[4] https://download.beckhoff.com/download/Document/automation/twincat3/TC1300_ C_EN.pdf [Accessed : 5 Maret 2018]
[5]  Beckhoff,  ”Installation  and  Operating  instructions  for  CP6600”,version  1.3,  Built-in Panel  PC,  Beckhoff  Automation  GmbH  &  Co.  KG,  Huelshorstweg  20  33415  Verl, Germany, 2017.
[6]  Beckhoff,  ”TwinCat  3  Training:  Basic  PLC  Programming,  TR3020”,  Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, Huelshorstweg 20 33415 Verl, Germany, 2017.
[7]  Beckhoff, ”TwinCat 3 Training: Basics TwinCat HMI, TR7050”, Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, Huelshorstweg 20 33415 Verl, Germany, 2017.