TUGAS AKHIR - USD Repository · Alarm Buzzer …………………………………………………… ... Rangkaian Daya Kontrol, Sensor dan Aktuator… ... Power Supplay Wiring

i

TUGAS AKHIR

MODIFIKASI PERANGKAT KELISTRIKAN

MESIN CUCI PRIMUS 20KG

DENGAN MENGGUNAKAN PLC DAN HMI

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

disusun oleh :

JOANNES CHRYSOSTOMUS HADI PRABOWO

NIM : 125114054

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2015

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

ELECTRIC CIRCUIT MODIFICATION OF PRIMUS

WASHING MACHINE 20 KG USED PLC AND HMI

In partial fulfilment of the requirements

for the degree of Sarjana Teknik

Electrical Engineering Study Program


NIM : 125114054

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

2015


iii

HALAMAN PERSETUJUAN

TUGAS AKHIR




Oleh :


NIM : 125114054

telah disetujui oleh :

Pembimbing I

Bernadeta Wuri Harini, M.T. Tanggal: ---------------------------------


iv

HALAMAN PENGESAHAN

TUGAS AKHIR




Disusun oleh :


NIM : 125114054

Telah dipertahankan di depan panitia penguji

pada tanggal 30 Oktober 2015

dan dinyatakan memenuhi syarat

Susunan Panitia Penguji :

Nama Lengkap Tanda Tangan

Ketua : Petrus Setyo Prabowo, M.T. -----------------------------

Sekretaris : Martanto, M.T. -----------------------------

Anggota : Bernadeta Wuri Harini, M.T. -----------------------------

Yogyakarta,

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Dekan,

Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc.


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya

atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka

sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 30 Oktober 2015

Joannes Chrysostomus Hadi Prabowo


vi

HALAMAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:

Nama : Joannes Chrysostomus Hadi Prabowo

Nomor Mahasiswa : 125114054

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya Ilmiah saya yang berjudul :




Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,mengalihkan dalam bentuk

media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkal data, mendistribusikan secara terbatas dan

mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu

meminta ijin dari saya maupun memberika royalty kepada saya selama tetap mencantumkan

nama saya sebagai penulis




vii

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

Motto :

Selalu ada kesempatan yang kedua bagi yang Percaya

dan yang gigih berusaha untuk Mencarinya

Skripsi ini kupersembahkan untuk……

Yesus Kristus Pembimbingku yang setia

Isteriku dan anakku yang tercinta

Teman-teman ATMI yang aku banggakan


viii

INTISARI

Bisnis jasa laundry atau jasa pencucian pakaian mulai marak dan berkembang pesat,

dari skala kecil berupa bisnis rumahan sampai dengan skala besar berupa industri penyedia

jasa laundry bagi Rumah Sakit, Hotel ataupun industri garment. Kebutuhan mesin cuci

dengan kapasitas besar diperlukan, salah satunya dengan memodifikasi mesin cuci lama

merek Primus kapasitas 20kg model front loader yang telah rusak kontrolnya. Dimodifikasi

dengan menambahkan pintu side door, sensor, aktuator dan intergrasi kontrol PLC dengan

HMI.

Pada penelitian ini, modifikasi yang dilakukan adalah penambahan sensor-sensor

untuk pengamanan, sensor ketinggian air, valve untuk keluar masuk air, motor induksi tiga

fasa sebagai penggerak tabung dengan inverter sebagai pengatur kecepatan, penambahan

kontrol sistem dan sensor pemanas air, agar terbentuk sistem baru yang dapat diintergrasikan

dengan PLC dan HMI sebagai kontrol sistemnya.

Modifikasi perangkat kelistrikan mesin cuci Primus 20kg dapat berfungsi, semua

sensor dan actuator dapat dilakukan, dan dapat dintergrasi kontrol PLC dan HMI dengan

tingkat keberhasilan 100%. Penyimpangan yang terjadi antara suhu yang diinginkan dengan

suhu terukur adalah 6,78 %. Kemampuan dispenser untuk memompa cairan sebanyak 4,6

ml/detik. Penyimpangan putaran rendah 14,8%, penyimpangan putaran sedang 1,56% dan

penyimpangan putaran tinggi 1,6%.

Kata Kunci : Modifikasi mesin cuci, PLC, HMI, Primus 20kg, front loader, penambahan

pintu side door.


ix

ABSTRACT

Business laundry service or clothes washing services began to bloom and thrive, from

small scale in the form of home-based business to industrial laundry services, that’s provided

for hospitals, hotels or garment industry. Needs a washing machine with a large capacity is

required, either by modifying the old washing machine brand Primus 20kg capacity front

loader models that have been damaged control. Modified by adding a side entrance door,

sensors, actuators and control integration with HMI PLC.

In this study, the modifications made is the addition of sensors for security, sensor

water level, valve to come out into the water, three phase induction motor as the driving tube

with the inverter as speed control, the addition of the control system and sensors water heater,

in order to form a new system which can be integrated in the PLC and HMI as a new control

system.

Modification of electrical devices Primus 20kg washing machine can function, all

sensors and actuators can be done, and can be integrated with PLC control and HMI with a

100% success rate. Deviations between the desired temperature with the measured

temperature is 6.78%. Ability to pump fluid dispenser of 4.6 ml / sec. Deviations 1.67% for

low speed rotation, 0.22% deviation for middle speed rotation and 0.04% deviation for high

speed rotation.

Keywords: Modification of a washing machine, PLC, HMI, Primus 20kg, front loader, side

entrance door.


x

KATA PENGANTAR

Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala karuniaNya,

sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

Penelitian yang berupa tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa

Jurusan Teknik Elektro untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta. Penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik atas bantuan, gagasan

dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, peneliti ingin mengucapkan terima kasih

kepada :

1. Ayah dan Ibu yang telah mencurahkan segala kasih sayangnya kepada penulis.

2. Istri dan anakku tercinta Aria yang telah memberikan dorongan kepada penulis.

3. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah memberikan kesempatan

kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi.

4. Bernadeta Wuri Harini, M.T. selaku pembimbing I yang telah bersedia memberikan

pengarahan dan bimbingan selama penulis melaksanakan tugas akhir.

5. Romo T. Agus Sriyono SJ, M.A, M.Hum. yang telah memberikan bantuan berupa dana

selama penulis belajar di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

6. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu atas bantuan, bimbingan,

kritik dan saran.

Semoga Tuhan membalas kebaikan anda

Peneliti sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun serta

menyempurnakan tulisan. Semoga tugas ini dapat dimanfaatkan dan dikembangkan lebih

lanjut oleh peneliti lain sehingga tulisan ini dapat lebih bermanfaat.


Peneliti,



xi

DAFTAR ISI

Halaman Sampul (Bahasa Indonesia)……………………………………………… i

Halaman Sampul (Bahasa Inggris)………………………………………………… ii

Halaman Persetujuan ……………………………………………………………… iii

Halaman Pengesahan……………………………………………………………… iv

Pernyataan Keaslian Karya………………………………………………………… v

Halaman Persembahan..…………………………………………………………… vi

Intisari …………………………………………………………………………….. vii

Abstract ……………………………………………………………………..……. viii

Kata Pengantar ………………………………………………………..………….. ix

Daftar Isi…………………………………………………………………………… xi

Daftar Gambar……………………………………………………………………... xiv

Daftar Tabel……………………………………………………………………….. xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ………. ………………………………………….…… 1

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian………………………….…….………. 3

1.3. Batasan Masalah …...…………………………………………….…… 3

1.4. Metodologi Penelitian…………………………………………….…… 4

BAB II DASAR TEORI

2.1. Mesin Cuci ……………………………………………………….…… 5

2.2. PLC ……………….…………………………………….…….………. 6

2.3. HMI …………………………………………………………….……... 6

2.4. Relai .…………………………………………………………….…… 7

2.5. Kontaktor………….…………………………………….…….………. 7

2.6. Solid State Relay……………………………………………….……... 8

2.7. TOR ……………………………………………………………..…… 9

2.8. Kontrol Suhu…….…………………………………….…….………. 10

2.8.1. Kontrol On-Off………………………………….…….………. 10


xii

2.9. Pemanas Elektrik...…………………………………………….……... 11

2.10. Presure Level Switch………………………………..……….……... 12

2.11. Motor Induksi 3 Fasa………………………………………….….… 14

2.12. Inverter .………….…………………………………….…….………. 15

2.13. Emergency Stop……………………………………………….……... 16

2.14. Solenoid …………………………………………………………….. 16

2.15. Kran Solenoid .….…………………………………….…….………. 16

2.16. Chemical Dispenser ………………………………………….……... 17

2.17. Alarm Buzzer ……………………………………………………….. 18

2.18. Mini Circuit Breaker (MCB) ………………………….…….………. 18

2.19. Limit Switch ………………………………………………….……... 20

2.20. Induktif Proximity Sensor ………………………………………….. 20

BAB III RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Hasil Wawancara …… ………………………………………….…… 21

3.2. Modifikasi Teknik Mesin Cuci ………………………….….………… 24

3.3. Perancangan Mekanik ………………………………………….……... 25

3.4. Perancangan Hardware ….…………………………….…….……….. 27

3.4.1. Rangkaian Daya 3 Fasa ……………………………….……... 27

3.4.2. Rangkaian Daya Kontrol, Sensor dan Aktuator…….….……... 28

3.4.3. Rangkaian Signal Output Input PLC ………………….……... 29

3.5. Pengujian dan Analisa Sistem ……………………………………... 32

3.5.1. On-Off Input PLC ……..……………………………….……... 33

3.5.2. Putaran Motor ………………………………………….……... 34

3.5.3. Karakteristik Kontrol Suhu ………….………………….……... 35

3.5.4. Level Sensor ………….……………………………….……... 35

3.5.5. Chemical Dispenser ……………………….………….……... 35

3.5.6. Aktuator Solenoid Valve ………….………………….……... 36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Bentuk Fisik dan Pengawatan Mesin Cuci …………………….…… 37

4.1.1. Bentuk Fisik Mesin Cuci Primus 20Kg …..…….…….………. 37

4.1.2. Cara Penggunaan Alat …….………...………….…….………. 40


xiii

4.2. Pengujian Sistem …………………………………………….…… 44

4.2.1. Input Output PLC ……………………………….…….………. 44

4.2.2. Diagram pengawatan …………………………….…….………. 45

4.2.3. Putaran Motor ………………………...………….…….………. 46

4.2.4. Level Sensor ……………………...………….…….….………. 51

4.2.5. Pengaturan Suhu …………...………...………….…….………. 53

4.2.6. Dispenser ……………………………………….…….………. 54

4.2.7. Aktuator dan Valve ..………………...………….…….………. 54

4.3. Analisa Hasil Pengujian………………………………………….…… 55

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ………….………………………………………….…… 60

5.2 Saran ……………..…………………………………….…….………. 60

DAFTAR PUSTAKA …………………….………………………………….…. 62

LAMPIRAN ……….…………………….………………………………….…. 63

Lampiran 4.a. Diagram Pengawatan Tegangan 3 Fasa

Lampiran 4.b. Power Supplay Wiring Diagram

Lampiran 4.c. Diagram Pengawatan Input PLC

Lampiran 4.d. Diagram Pengawatan Input PLC

Lampiran 4.e. Diagram Pengawatan Output PLC

Lampiran 4.f. Diagram Pengawatan Output PLC

Lampiran 4.g. Data perbandingan Waktu dan Volume Air Pompa


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Mesin Cuci Primus Sebelum Diperbaiki ............................................ 2

Gambar 1.2. Unit Pengendali Electro-mechanical Mesin Cuci Primus .................... 2

Gambar 1.3. Mesin Cuci Primus 20 Kg .................................................................... 3

Gambar 1.4. PLC Mitsubishi FX 3U-48M ................................................................ 4

Gambar 2.1. Relai 12V .............................................................................................. 7

Gambar 2.2. Kontaktor .............................................................................................. 8

Gambar 2.3. Diagram SSR ........................................................................................ 9

Gambar 2.4. SSR-40DA-H ........................................................................................ 9

Gambar 2.5. TOR ...................................................................................................... 9

Gambar 2.6. Termokontrol dengan termokopel ........................................................ 10

Gambar 2.7. Kontroler On-Off .................................................................................. 10

Gambar 2.8. Kontroler On-Off Hysteresis ................................................................. 11

Gambar 2.9. Pemanas Elektrik .................................................................................. 12

Gambar 2.10. Diagram Referensi Tekanan Batas Atas dan Bawah .......................... 13

Gambar 2.11. Sensor Level Dungs LGW 150 A4 ..................................................... 13

Gambar 2.12. Motor 3 Fasa Sangkar Tupai............................................................... 14

Gambar 2.13. Tombol Emergency Stop .................................................................... 16

Gambar 2.14. Solenoid .............................................................................................. 16

Gambar 2.15. Rangkaian Sederhana dan Prinsip Kran Solenoid .............................. 17

Gambar 2.16. Solenoid Valve ................................................................................... 17

Gambar 2.17. Chemical dispenser Knight One Shot OS-100 L/S ............................ 18

Gambar 2.18. Buzzer Piezoelectric ........................................................................... 18

Gambar 2.19. Design MCB ....................................................................................... 19

Gambar 2.20. Macam-macam MCB.......................................................................... 19

Gambar 2.21. Simbol dan Contoh Limit Switch ........................................................ 20

Gambar 2.22. Catu Daya Proximity Sensor ............................................................... 20

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem ............................................................................ 24

Gambar 3.2. Dimensi Mesin Cuci ............................................................................. 26

Gambar 3.3. Rancangan Mesin Cuci Tampak Belakang ........................................... 26

Gambar 3.4. Diagram Pengawatan Sumber Tegangan 3 Fasa .................................. 27

Gambar 3.5. Power Supply Wiring Diagram ............................................................ 28


xv

Gambar 3.6. Diagram Pengawatan Input PLC .......................................................... 29

Gambar 3.7. Diagram Pengawatan Input PLC .......................................................... 30

Gambar 3.8. Diagram Pengawatan Output PLC........................................................ 31

Gambar 3.9. Diagram Pengawatan Output PLC........................................................ 32

Gambar 3.10. Pengukuran Tegangan ........................................................................ 34

Gambar 3.11. Pengukuran Arus ................................................................................ 34

Gambar 3.12. Pengukuran Arus dengan Tang Arus .................................................. 34

Gambar 3.13. Tachometer ......................................................................................... 35

Gambar 4.1. Perbandingan Rancangan Mesin Cuci Primus ...................................... 37

Gambar 4.2 Perbandingan Rancangan Pintu Samping .............................................. 38

Gambar 4.3 Letak Sensor dan Aktuator Pintu ........................................................... 38

Gambar 4.4. Sistem Pengunci Pintu Depan ............................................................... 39

Gambar 4.5. Bentuk Fisik Mesin Cuci Bagian Belakang .......................................... 39

Gambar 4.6. Kotak Kontrol Utama ........................................................................... 40

Gambar 4.7. Tampilan Awal HMI ............................................................................ 41

Gambar 4.8. Tampilan HMI Manual ......................................................................... 41

Gambar 4.9. Hubungan dan Kombinasi Port Pada Inverter ...................................... 48

Gambar 4.10. Kombinasi Biner Kecepatan Inverter ................................................. 48

Gambar 4.11. Grafik Perbandingan Waktu dan Volume Air Pompa ........................ 54


xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Tabel Spesifikasi HMI Omron seri NB .................................................... 7

Tabel 3.1. Urutan Proses Mesin Cuci. ....................................................................... 22

Table 4.1 Tegangan Input PLC.................................................................................. 44

Table 4.2 Tegangan Output PLC ............................................................................... 44

Tabel 4.3 Perhitungan Frekuensi Motor .................................................................... 46

Tabel 4.4 Pengaturan Parameter Inverter .................................................................. 47

Tabel 4.5. Perbandingan Putaran Motor .................................................................... 49

Tabel 4.6. Perbandingan Putaran Tabung .................................................................. 49

Tabel 4.7. Kecepatan Tabung Terhadap Pengereman ............................................... 50

Tabel 4.8. Kerja Sensor Tekanan............................................................................... 52

Tabel 4.9. Waktu Pembuangan Air ........................................................................... 52

Tabel 4.10. Perbandingan Suhu dan Waktu Pemanasan ........................................... 53

Tabel 4.11. Fungsi Aktuator dan Valve ..................................................................... 54

Tabel 4.12. Perbandingan Putaran Tabung Pada Beban Kain Basah ........................ 56

Tabel 4.13. Pengaturan Parameter Untuk Mesin Cuci .............................................. 56

Tabel 4.14. Kerja Pintu Samping Terhadap Perubahan Sr1 ...................................... 57

Tabel 4.15. Kerja Putaran Washing 40 rpm ............................................................... 57

Tabel 4.16. Kerja Putaran Pre Spinning 150 rpm ...................................................... 57

Tabel 4.17. Kerja Putaran Spinning 250 rpm ............................................................ 58

Tabel 4.18. Hasil Pengamatan Sistem ....................................................................... 58


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bisnis jasa laundry atau jasa pencucian pakaian mulai marak dan berkembang pesat,

dari skala kecil berupa bisnis rumahan sampai dengan skala besar berupa industri penyedia

jasa laundry bagi Rumah Sakit, Hotel ataupun industri garment. Untuk skala rumahan mesin

cuci mengunakan mesin cuci yang sudah umum di pasaran dengan kapasitas di bawah 20

kg, sedangkan skala industri mengunakan mesin dengan kapasitas diatas 20 kg dengan fungsi

yang disesuaikan kebutuhan serta menggunakan kontrol mesin yang dapat diprogram dan

disesuaikan dengan pemakai.

Dalam perkembangannya mesin cuci dibuat agar mudah untuk digunakan. Dalam

segi bisnis mesin cuci bukan hanya kemudahan penggunaan saja yang dibutuhkan tetapi

bagaimana mesin cuci tersebut sebagai pencetak pendapatan menjadi lebih efisisen dan

terkontrol adalah sebuah tantangan dan peluang kedepan.

PT ATMI SOLO sebagai sebuah perusahan jasa yang dapat membuat dan

memperbaiki mesin industri, memperoleh pesanan dari PT. Aqualis Fabricare berupa

modifikasi mesin cuci dengan kapasitas 20 kg dengan spesifikasi menggunakan kontrol

PLC. Pelanggan tersebut mengharapkan mesin cuci ini mempunyai kemampuan untuk

washing atau mencuci, rising atau membilas, soaking atau merendam, spinning atau

memeras dan juga drying atau mengeringkan yang sudah terprogram, mudah dijalankan dan

dapat dipilih oleh pemakainya. Disamping itu untuk kebutuhan teknis dan efisiensi mesin

cuci tersebut dirancang agar dapat berkomunikasi dengan komputer sehingga program mesin

cuci dapat secara mudah diatur dan kerja mesin tersebut dapat dipantau.

Berdasar kebutuhan PT. Aqualis Fabricare tersebut, penulis berusaha untuk

memodifikasi sebuah mesin cuci merk PRIMUS dengan kapasitas 20 Kg menjadi sebuah

mesin cuci baru dimana sistem kelistrikan mesin cuci tersebut siap terintegrasi dengan

sebuah control PLC dan HMI sehingga didapat sebuah Mesin cuci baru yang dapat diatur

dan disesuaikan dengan kebutuhan PT. Aqualis Fabricare.

Dalam sebuah jurnal penelitian dengan judul Design Model of Automation Washer

for Two Tubes Aperture (Twin Tube Top Loader) Microcontroller Based ATMEGA32 oleh

Nando dkk [1], yang merealisasikan sebuah model otomatisasi mesin cuci dua tabung


2

bukaan atas (twin tube top loader) yang dapat mengatur operasional isi ulang air cucian dan

mengatur proses pencucian secara berulang dengan otomatis berbasis mikrokontroler

ATMega32. Yang diharapkan penulis dari tugas akhir ini adalah lebih dari pengaturan isi

ulang air cucian. Mesin cuci Primus 20 kg yang akan diteliti sudah mempunyai fungsi mesin

cuci standart yaitu satu tabung bukaan depan (Single Tube Front Loader) diperlihatkan pada

gambar 1.1 dengan kontrol manual berupa electro-mechanical controls (knobs)

diperlihatkan pada gambar 1.2 untuk program yang diinginkan dan tanpa pemanas air dan

dalam keadaan telah rusak.

Gambar 1.1. Mesin Cuci Primus Sebelum Diperbaiki

Gambar 1.2. Unit Pengendali Electro-mechanical Mesin Cuci Primus


3

Untuk meningkatkan kinerja mesin cuci, mesin cuci tersebut akan diintegrasikan

dengan PLC dan HMI sehingga dapat diperoleh mesin cuci yang baru, yang dapat diatur

dan disesuaikan dengan kebutuhan industri jasa laundry. Untuk mewujudkan hal ini, mesin

cuci yang ada akan dilengkapi dengan sensor dan aktuator sehingga mesin cuci siap

diintegrasikan dengan PLC.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah menciptakan suatu sistem kelistrikan mesin cuci

yang dapat dikontrol oleh sebuah PLC.

Manfaat dari penelitian ini bagi PT ATMI SOLO adalah menyediakan sebuah mesin

cuci yang efektif dan dapat dirakit dengan sistem PLC terintergrasi sebagai solusi terhadap

kebutuhan pelanggan serta pengembangan produk untuk menambah nilai jual suatu produk

tersebut.

1.3. Batasan Masalah

Agar Tugas Akhir ini bisa mengarah pada tujuan dan untuk menghindari

kompleksnya permasalahan yang muncul, maka diperlukan adanya batasan-batasan masalah

yang sesuai dengan judul dari tugas akhir ini. Adapun batasan masalah adalah:

1. Mesin cuci yang digunakan adalah mesin cuci Single Tube Front Loader merek Primus

dengan kemampuan loading 20 Kg.

Gambar 1.3. Mesin cuci Primus 20 Kg

2. Input terdiri dari sensor ketinggian air 3 buah untuk 3 level, sensor suhu air, sensor

keamanan pintu, emergency stop.

3. Output terdiri dari valve air masuk, valve buangan, pemanas air, inverter, Chemical

dispenser


4

4. PLC yang akan diintegrasikan adalah PLC Mitsubishi FX 3U 48MR/ES-A.

Gambar 1.4. PLC Mitsubishi FX 3U-48M

5. Variabel yang diteliti adalah tentang output masing-masing sensor, kinerja aktuator dan

pengawatan kelistrikan

1.4. Metodologi Penelitian

Berdasar pada tujuan yang akan dicapai metode-metode yang digunakan dalam

penyusunan tugas akhir ini adalah:

1. Studi literatur, yaitu mempelajari dan membaca tentang sensor, aktuator, motor, PLC

dan HMI yang akan diinstal pada mesin cuci serta standarisasi pengawatan

2. Wawancara, yaitu dengan cara mendapatkan data dan masukan dengan mewancarai

nara sumber yang berkaitan dengan permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir

dalam hal ini pelanggan dan marketing dari PT ATMI SOLO.

3. Perancangan, yaitu tahapan perancangan jalur kelistrikan

4. Pembuatan hardware, meliputi modifikasi tabung untuk instalasi pemanas,

termokontrol dan level air. Penambahan liquid chemical dispenser dengan 3 jenis

bahan kimia.

5. Proses pengambilan data, yatu proses pengujian terhadap sistem. Data diambil dari

kinerja sistem untuk menguji keefektifan sistem yang ada.

6. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan. Analisis data dilakukan dengan

membandingkan data yang diperoleh dengan data sheet dari sensor dan aktuator

sehingga didapat fungsi yang paling optimal dan dibandingkan dengan kebutuhan

sesuai spesifikasi input dan output PLC.


5

Bab II

DASAR TEORI

Bab ini menjelaskan tentang dasar teori dan penjelasan peralatan yang digunakan

dalam Tugas Akhir ini

2.1. Mesin Cuci [2]

Sejarah mesin cuci elektrik pertama diproduksi di Amerika Serikat pada tahun 1908.

Mesin cuci pertama tersebut mempunyai pengerak motor dibagian atas. Tahun 1920 mesin

cuci berkembang lagi dengan sistem tabung horisontal silinder. Pada akhir 1940 mesin cuci

berkembang mengunakan impeller. Di tahun 1950, mulai ditambahkan unit pemanas dan

pemeras automatis, ditahun itu beberapa model mesin cuci mempunyai unit pemeras yang

terpisah tabung pencucian. Di tahun 1960, mesin cuci sudah sangat berkembang dengan

pilihan tombol/selektor fungsi mencuci, membilas dan memeras yang dijalankan dalam satu

tabung, pertama dibuat dengan tabung vertikal (top loader) dan kemudian berkembang pula

dengan tabung horisontal (front loader).

Pada abad ke 20 teknologi mesin cuci terus berkembang, pengunaan selektor control

electro-mechanical digantikan dengan elektronik push-buttons. Mesin cuci terbaru hanya

membutuhkan sedikit air dan dapat bekerja optimal dengan walau tidak menggunakan air

panas, sehingga mengurangi waktu proses dan menjadi lebih efisien. Mesin cuci juga

diprogram dengan cycle / tahapan proses yang menyesuaikan bahan kain yang akan dicuci

seperti sutra, wool, katun, jeans dan bahan lain.

Mesin cuci Primus yang dimodifikasi oleh penulis mempunyai spesifikasi sebagai

berikut: [3]

1. Kapasitas : 20 kg

2. Sumber listrik : 3 fasa 3x380-480V 50/60Hz

3. Pilihan pencucian : 5 pilihan program

4. Suhu air masuk : normal, dipanaskan 60 derajat celcius sesuai dengan pilihan

program

5. Detergen : 3 jenis cairan kimia (disediakan dari pelanggan)

6. Volume air maksimal : 200 Liter


6

2.2. PLC

PLC (Programmable Logic Controller) ialah rangkaian elektronik berbasis

mikroprosesor yang beroperasi secara digital, menggunakan programmable memory untuk

menyimpan instruksi yang berorientasi kepada pengguna, untuk melakukan fungsi khusus

seperti logika, sequencing, timing, arithmetic, melalui input baik analog maupun discrete /

digital, untuk berbagai proses permesinan. Keuntungan utama penggunaan PLC ialah sistem

kendali dapat diubah-ubah sesuai kebutuhan tanpa harus mengubah komponen dasar

pengendalinya. Dikarenakan sangat fleksibel terhadap variasi sistem kendali maka menjadi

hemat biaya. Kelebihan PLC yang lain ialah :

1. Tahan terhadap lingkungan kerja yang keras serta suhu, getaran, dan kebisingan yang

dinamis.

2. Input / output sudah tersedia di unit PLC.

3. Bahasa program dan pemrograman mudah dipahami.

Spesifikasi PLC Mitsubishi FX 3U 48MR/ES-A adalah sebagai berikut [4]

1. Teganggan PLC : 24V DC +20%, -30% 35W

2. Jumlah I/O : 54 buah

3. Jenis I/O : Relay

4. Tegangan Input : 24V DC +20%, -30%

5. Tegangan Output : < 30V DC atau <240V AC

6. Tegangan Input : 24V DC +20%, -30%

2.3. HMI

Human Machine Interface (HMI) adalah sistem yang menghubungkan antara

manusia dan teknologi mesin. HMI dapat berupa pengendali dan visualisasi status baik

dengan manual maupun melalui visualisasi komputer yang bersifat real time. Tugas dari

Human Machine Interface (HMI) yaitu membuat visualisasi dari teknologi atau sistem secara

nyata. Sehingga dengan desain HMI dapat disesuaikan sehingga memudahkan pekerjaan fisik.

Tujuan dari HMI adalah untuk meningkatkan interaksi antara mesin dan operator melalui

tampilan touch panel dan memenuhi kebutuhan pengguna terhadap informasi sistem.

HMI yang digunakan adalah seri OMRON NB5Q-TW00B dengan spesifikasi

elektronis berdasar table 2.1 spesifikasi HMI Omron seri NB [5] membutuhkan teganggan

sumber 24V DC +15%, -15% 6W.


7

Tabel 2.1. Tabel Spesifikasi HMI Omron Seri NB

2.4. Relai [6]

Relai pengendali elektromekanis (EMR = electromechanical relay) adalah sebuah

saklar magnetis yang dapat dikendalikan dengan permberian energy elektromagnetis,

bentuk fisik dapat dilihat pada gambar 2.1. Relai terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:

4. Koil : lilitan dari relai

5. Common : bagian yang tersambung dengan Normally Close (dalam keadaan

normal)

6. Kontak : terdiri dari Normally Close dan Normally Open

NC (Normally Closed) merupakan saklar dari relai yang dalam keadaan normal

(relai tidak diberi tegangan) terhubung dengan common. Sedangkan NO (Normally Open)

merupakan saklar dari relai yang dalam keadaan normal (relai tidak diberi tegangan)

tidak terhubung dengan common.

Gambar 2.1. Relay 12V

2.5. Kontaktor [6]

Kontaktor Magnet adalah suatu alat yang sangat sering dipakai di industri. Industri-

industri besar pasti sangat bergantung pada alat ini. Melalui alat inilah, kita dengan mudah

dapat mengendalikan beban yang berat seperti motor 3 fasa.


8

Pada dasarnya, prinsip kerja magnetic contactor ini sama dengan sebuah relai, yaitu

menghubung dan memutuskan aliran listrik. Demikian juga dengan aktuator, alat ini

menggunakan suatu coil (kumparan) yang bila dialiri listrik kumparan tersebut

memunculkan medan magnet. Medan magnet inilah yang dapat mengendalikan kontak-

kontak yang ada pada magnetic contactor.

Yang membuat Kontaktor Magnet berbeda dengan relai adalah, Kontaktor Magnet

mempunyai kontak NO utama, yaitu kontak yang mungkin dibuat khusus untuk mengontrol

sebuah motor 3 phase.

Gambar 2.2. Kontaktor

2.6. Solid State Relay (SSR) [6]

Pengertian dan fungsi solid state relay sebenarnya sama saja dengan relai

elektromekanik yaitu sebagai saklar elektronik yang biasa digunakan atau diaplikasikan di

industri-industri sebagai piranti pengendali. Namun relai elektro mekanik memiliki banyak

keterbatasan bila dibandingkan dengan solid state relay, salah satunya seperti siklus hidup

kontak yang terbatas, mengambil banyak ruang, dan besarnya daya kontaktor relai. Karena

keterbatasan ini, banyak produsen relai menawarkan perangkat solid state relay dengan

semikonduktor modern yang menggunakan SCR, TRIAC, atau output transistor sebagai

pengganti saklar kontak mekanik. Prinsip kerja solid state relay dengan menggunakan

TRIAC dapat dilihat dalam gambar 2.3 berikut.


9

Gambar 2.3. Diagram SSR

Gambar 2.4. SSR-40DA-H

2.7. TOR [6]

Thermal relay atau overload relay adalah peralatan switching yang peka terhadap

suhu dan akan membuka atau menutup kontaktor pada saat suhu yang terjadi melebihi batas

yang ditentukan atau peralatan kontrol listrik yang berfungsi untuk memutuskan jaringan

listrik jika terjadi beban lebih. Contoh Thermal overload relay (TOR) dapat dilihat pada

gambar 2.5.

Gambar 2.5. TOR

TOR mempunyai tingkat proteksi yang lebih efektif dan ekonomis, yaitu:

1. Pelindung beban lebih / Overload


10

2. Melindungi dari ketidakseimbangan phasa / Phase failure imbalance

3. Melindungi dari kerugian / kehilangan tegangan phasa / Phase Loss.

2.8. Kontrol Suhu [6]

Kontrol suhu digunakan unrtuk mempertahankan suhu tertentu didalam suatu proses

atau perlindungan terhadap kondisi suhu berlebihan. Pengontrol suhu terdapat tiga bagian

yang saling berhubungan yaitu unit pengontrol, unit pemanas dan unit sensor dimana sensor

bisa berupa termokopel atau RTD. Gambar 2.6. mengilustrasikan unit control, unit pemanas

dan unit sensor. Cara kerjanya membandingkan suhu sesungguhnya dengan suhu kontrol

yang dikehendaki atau titik penyetelan.

Gambar 2.6. Termokontrol Dengan Termokopel

2.8.1 Kontrol On-Off

Pengontrol on–off akan menghidupkan pemanas ketika suhu di bawah titik

penyetelan dan mati apabila suhu mencapai titik penyetelan. Kontrol jenis ini digunakan

pada sistem dimana kontrol presisi tidak diperlukan, pada sistem dengan masa yang begitu

besar sehingga suhu berubah sangat lambat atau untuk sebagai alarm suhu

Kontroler on-off ada dua macam yaitu:

1. Kontroler On-off Murni

Gambar 2.7. Kontroler On-Off


11

𝑈(𝑡) = 𝑈1 untuk 𝑟(𝑡) > 0 (2.1)

𝑈(𝑡) = 𝑈2 untuk 𝑟(𝑡) < 0 (2.2)

2. Kontroler On-off Hysterisis

Gambar 2.8. Kontroler On-off hysteresis

Kontroler On-off hysteresis adalah sistem yang memiliki penyimpanan yang memiliki efek

kepada output dengan perubahan input yang sama, secara sederhana histeresis yaitu perubahan input

yang konstan menghasilkan perubahan output yang berbeda.

2.9. Pemanas Elektrik [7]

Elemen pemanas merupakan piranti yang mengubah energi listrik menjadi energi

panas. Prinsip kerja elemen panas adalah arus listrik yang mengalir pada elemen menjumpai

resistansinya, sehingga menghasilkan panas pada elemen. Sebagian besar elemen pemanas

menggunakan bahan nichrome 80/20 (80% nikel, 20% kromium) dalam bentuk kawat, pita,

atau strip. 80/20 nichrome merupakan bahan yang baik, karena memiliki ketahanan yang

relatif tinggi dan membentuk lapisan kromium oksida ketika dipanaskan untuk pertama

kalinya, sehingga bahan di bawah kawat tidak akan teroksidasi untuk mencegah kawat

terputus atau terbakar. Gambar 2.9. merupakan salah satu contoh pemanas listrik dengan

elemen pemanas berbentuk kawat didalamnya.

Perhitungan daya elemen pemanas menggunakan prinsip hukum ohm.

P = V . I (2.3)

P = Daya (VA)

V = Tegangan (Volt)

I = Arus (ampere)


12

Gambar 2.9. Pemanas Elektrik

𝑄 = 𝑚.𝐶. ∆𝑡 (2.4)

𝑃 = (𝑚. 𝐶. ∆𝑡)/(𝑇) (2.5)

Q = kalor (Joule)

P = Daya (Watt = Joule/detik)

m = masa benda (kg)

c = kalor spesifik air (333 kJ/kg)

∆𝑡 = perubahan suhu (oC)

T = waktu (detik)

2.10. Pressure Level Switch [8]

Pressure Level Switch merupakan sebuah switch atau saklar yang bekerja dengan

sistem perbedaan tekanan. Saklar elektronik pada sensor ini akan hidup atau mati ketika

pengaturan refensi tekanan dilakukan pada batas atas atau bawah. Gambar 2.10

menunjukkan diagram referensi tekanan batas atas dan batas bawah dimana sensor akan

bekerja.

Dalam ilmu fisika tekanan mempunyai rumusan sebagai berikut

𝑃 = 𝜌. 𝑔. ℎ (2.6)

P = Tekanan (N/m2 = Pa)

ρ = Masa jenis cairan 1x103 ( kg/m3)

h = ketinggian cairan (m)


13

Gambar 2.10. Diagram Referensi Tekanan Batas Atas dan Bawah

Salah satu contoh sensor tekanan dapat dilihat pada gambar 2.11 sensor level Dungs Seri

LGW150 A4 dengan spesifikasi teknis sebagai berikut:

Tekanan Maksimal : 500 mbar (50 kPa)

Rentang pengaturan : 30 – 150 mbar

Pengunaan : air dan gas

Temperatur kerja : -150C sampai dengan +700C

Tegangan switch : 10 – 250 V AC dan 12 – 48 V DC

Gambar 2.11. Sensor Level Dungs LGW 150 A4


14

2.11. Motor Induksi 3 Fasa [9]

Motor induksi 3 fasa adalah alat penggerak yang paling banyak digunakan dalam

dunia industri. Hal ini dikarenakan motor induksi mempunyai konstruksi yang sederhana,

kokoh, harganya relatif murah, serta perawatannya yang mudah, sehingga motor induksi

mulai menggeser penggunaan motor DC pada industri. Motor induksi memiliki beberapa

parameter yang bersifat non-linier, terutama resistansi rotor, yang memiliki nilai bervariasi

untuk kondisi operasi yang berbeda. Hal ini yang menyebabkan pengaturan pada motor

induksi lebih rumit dibandingkan dengan motor DC.

Motor induksi merupakan motor arus bolak balik (ac) yang paling luas

penggunaannya. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan

diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya

perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang

dihasilkan oleh arus stator.

Gambar 2.12. Motor 3 Fasa Sangkar Tupai

Belitan stator terdiri dari 3 kelompok lilitan yang berdiri sendiri dengan posisi sudut

1200. Ketika dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa akan menghasilkan

medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron

𝑛𝑠 = 120.𝑓

𝑝 (2.7)

ns = kecepatan sinkron

f = frekuensi

p = jumlah pole

Medan putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor,

sehingga terinduksi arus; dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan ikut berputar

mengikuti medan putar stator. Perbedaan putaran relatif antara stator dan rotor disebut slip.

Stator

Rotor


15

𝑠 =𝑛𝑠−𝑛

𝑛𝑠 (2.8)

s = Slip

ns = kecepatan sinkron

n = kecepatan rotor

𝑛 = 𝑛𝑠. (1 − 𝑠) (2.9)

2.12. Inverter

Inverter merupakan suatu rangkaian yang dapat mengubah sumber tegangan searah

(Direct Current – DC) menjadi tegangan bolak-balik (Alernating Current – AC) yang

frekuensinya dapat diubah-ubah. Inverter disusun dari perangkat elektronik (thyristor atau

SCR) yang mengatur daya DC, On dan OFF sehingga dapat menghasilkan daya luaran AC

yang dapat dikontrol frekuensi maupun tegangannya. Inverter ini selanjutnya digunakan

untuk mencatu motor induksi. Dengan adanya perubahan kecepatan putaran dari motor

induksi sesuai dengan persamaan kecepatan motor sinkron.

Menurut Rashid [10], terdapat tiga jenis inverter, yaitu: (1) inverter sumber arus

(Current Source Inverter-CSI), (2) inverter tegangan variabel (Variable Voltage Inverter-

VVI), dan (3) inverter lebar pulsa termodulasi (Pulse Widht Modulation-PWM). Jika

digunakan untuk sumber motor induksi, CSI digunakan untuk pengendali arus pada motor,

VVI untuk mengontrol tegangan dan frekuensi pada motor untuk menghasilkan operasi

kecepatan variabel, dan inverter PWM merupakan inverter penyempurnaan dari inverter

VVI, baik pada bagian input tegangan dan output penggerak frekuensi variabel. Inverter

PWM merupakan inverter yang paling rumit dan paling mahal jika dibandingkan dengan

kedua jenis inverter lain.

Sumber catu ideal yang diinginkan pada keluaran inverter sebenarnya adalah

gelombang sinus murni. Gelombang yang tidak sinus murni menyebabkan berbagai kerugian

seperti overheat, penurunan faktor daya, penurunan efisiensi dan lain-lain.

Dalam pengunaannya Inverter mengatur frekuensi pada motor sehingga kecepatan

yang dihasilkan motor dapat dikendalikan sesuai frekuesnsi pengaturan sesuai dengan rumus

kecepatan motor sinkron 2.7.


16

2.13. Emergency Stop

Emergency Stop adalah sebuah saklar mekanis yang digunakan untuk memutus

mematikan mesin bila terjadi situasi bahaya yang tidak dapat dimatikan secara prosedural.

Emergency stop atau E-stop didesign sedemikian rupa sehingga mudah terlihat dengan

warna kombinasi merah dan kuning, dapat diaktifkan dengan mudah dan cepat. Emergency

stop berupa saklar tekan dengan tipe NC atau NO, saat ditekan akan memutus aliaran listrik

dan secara mekanis akan mempertahankan posisi masuk terkunci sebelum dilepaskan

dengan memutar saklar tersebut.

Gambar 2.13. Tombol Emergency Stop

2.14. Solenoid [11]

Solenoid adalah alat yang digunakan untuk mengubah sinyal listrik atau arus listrik

menjadi gerak mekanis linear. Solenoid disusun dari kumparan dengan inti besi yang dapat

bergerak. Apabila kumparan diberi arus inti / jangkar akan ditarik ke dalam kumparan.

Besarnya gaya tarik atau dorong yang dihasilkan solenoid ditentukan dengan jumlah lilitan

kawat tembaga dan besar arus yang mengalir melalui kumparan.

Gambar 2.14. Solenoid

2.15. Kran Solenoid [11]

Kran Solenoid adalah kombinasi dari dua unit fungsional, solenoida

(elektromagnet) dengan inti atau plunger-nya dan badan katup (valve) yang berisi lubang

mulut pada tempat piringan atau stop kontak ditempatkan untuk menghalangi atau

mengizinkan aliran.


17

Aliran melalui lubang mulut adalah dihentikan atau diijkan dengan gerak inti

solenoid. Apabila solenoid diberi aliran listrik inti akan ditarik ke dalam kumparan solenoid

untuk membuka kran, pegas mengembalikan kran pada posisi asli yaitu tertutup apabila arus

listrik berhenti.

Gambar 2.15. Rangkaian Sederhana dan Prinsip Kran Solenoid

Solenoid valve akan bekerja bila kumparan/coil mendapatkan tegangan arus listrik

yang sesuai dengan tegangan kerja (kebanyakan tegangan kerja solenoid valve adalah

100/200VAC dan kebanyakan tegangan kerja pada tegangan DC adalah 12/24VDC). Saat

diberi tegangan, pin akan tertarik karena gaya magnet yang dihasilkan dari kumparan

selenoida.

Gambar 2.16. Solenoid Valve

2.16. Chemical dispencer

Chemical dispenser menggunakan merek Knight tipe One Shot OS-100 L/S.

Dispenser jenis ini menggunakan pengendali mikroprosesor, dan sangat tepat untuk

penggunaan injeksi bahan kimia pada mesin cuci. Fitur kendali yang tersedia diantaranya

pump timer, delay timer, dan lock out time. Sinyal input pemicu kerja pompa adalah 14 –

240 VAC. [12].


18

Gambar 2.17. Chemical Dispenser Knight One Shot OS-100 L/S

2.17. Alaram Buzzer [13]

Buzzer atau beeper adalah sebuah alat pembakit sinyal suara yang bertujuan sebagai

penanda atau pemberi peringatan secara suara. Buzzer disematkan dalam sistem rangkaian

alaram, timer dan peringatan konfirmasi terhadap inputan pengguna. Suara yang dihasilkan

dibangkitkan dari bebeapa macam cara yaitu secara mekanik, elektomekanik dan

piezoelectric.

Gambar 2.18. Buzzer Piezoelectric

2.18. Mini Circuit Breaker (MCB) [14]

MCB terdapat dua jenis pengaman yaitu secara termal dan elektromagnetis,

pengaman termal berfungsi untuk mengamankan arus beban lebih sedangkan pengaman

elektromagnetis berfungsi untuk mengamankan jika terjadi hubung singkat.

MCB dalam kerjanya membatasi arus lebih menggunakan gerakan dwilogam untuk

memutus rangkaian. Dwilogamini akan bekerja dari panas yang diterima oleh karena energi

listrik yang timbul. Pemutusan termal terjadi pada saat terjadi gangguan arus lebih pada

rangkaian secara terus-menerus. Gambar 2.19. dapat dilihat rancangan dari sebuah MCB dan

cara kerjanya adalah sebagai berikut: (4) Bimetal blade akan melengkung akibat pemanasan

oleh arus lebih secara kontinyu pada elemen dwi logam ini. Bengkokkan itu akan


http://en.wikipedia.org/wiki/File:2007-07-24_Piezoelectric_buzzer.jpg

19

menggerakkan lever sampai (3)Release Pawl berubah posisi sehingga (6) Moving Contact

Arm membuka memutuskan rangkaian.

Gambar 2.19. Design MCB

Keterangan gambar:

1. Sambungan Masuk

2. Trip Koil

3. Tuas Pemutus Kontak

4. Batang Bimetal / Bimetal Blade

5. Kontak tetap

6. Lengan Kontak yang bergerak

7. Kisi pemadam busur

8. Tuas pengunci rail bus

9. Sambungan Keluar

MCB dibuat hanya memiliki satu kutub unuk pengaman 1 fasa, sedang untuk

pengaman tiga fasa biasanya memiliki tiga kutub dengan tuas yang disatukan, sehingga

apabila terjadi gangguan pada salah satu kutub maka kutub yang lain akan ikut terputus.

Gambar 2.20. Macam-macam MCB


20

2.19. Limit Switch [6]

Limit switch adalah sensor mekanis, yaitu sensor yang akan memberikan perubahan

elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Limit switch digunakan sebagai

sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak.

Gambar 2.21. Simbol dan Contoh Limit Switch

Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu objek, limit switch diaktifkan dengan

penekanan pada tombolnya, dipasang pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya

sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan aliran listrik pada rangkaian tersebut. Limit

switch memiliki 2 kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close)

dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan.

2.20. Inductive Proximity Sensor

Inductive proximity sensor yaitu sensor atau saklar yang dapat mendeteksi adanya

target jenis logam dengan tanpa adanya kontak fisik, sensor jenis ini biasanya terdiri dari

alat elektonis solid-state yang terbungkus rapat untuk menlindunginya dari pengaruh

getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan. Gambar 2.22. menunjukkan

bagaimana proximity sensor dihubungkan dengan sumber tegangan

Gambar 2.22. Catu Daya Proximity Sensor


21

Bab III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Hasil Wawancara

Dalam Wawancara dengan Direktur PT Aqualis Fabricare, Bapak Teddy Tjoegito,

diperoleh hasil sebagai berikut :

a. Pelanggan memberikan batasan tentang banyaknya volume air yang dimasukkan ke

dalam ruang pencucian untuk 3 (tiga) kondisi volume cucian, yaitu : low, medium, dan

high. Selanjutnya, untuk menentukan perbandingan antara volume air dan volume

cucian perlu dilakukan percobaan.

b. Durasi pencucian yang diminta tidak termasuk proses pemanasan air. Sedangkan suhu

air yang digunakan untuk proses pencucian adalah 60 derajat selsius.

c. Jenis cucian dibedakan berdasarkan bahan atau material kain, yaitu : wool (selimut,

handuk), katun (sprei), sutra (korden), lycra (pakaian), linen (sprei, bed cover). Oleh

karena itu ketersediaan pilihan program pencucian harus mengakomodir jenis-jenis

kain tersebut. Pelanggan meminta agar disediakan sebanyak 5 (lima) nomor program

yang dapat diisi dengan parameter-parameter pencucian sesuai dengan jenis cucian.

d. Perlu dicantumkan waktu proses pencucian / time remaining washing process agar

operator bisa dengan mudah memantau jalannya proses pencucian.

e. Disediakan tombol emergency stop untuk keamanan pengoperasian.

f. Jika terjadi putusnya sumber listrik atau mati listrik, maka proses pencucian harus

dapat diteruskan tanpa harus memulai dari awal.

g. Selama proses pencucian tidak menggunakan detergen, melainkan menggunakan

cairan kimia yang telah disediakan oleh PT. Aqualis Fabricare. Cairan kimia yang

dipergunakan sejumlah 3 (tiga) jenis, penggunaannya disesuaikan dengan jenis kain.

Pengaturan jenis cairan kimia dan besarnya volume yang dimasukkan dilakukan oleh

ahli cuci PT. Aqualis Fabricare.

h. Mesin cuci menggunakan 2 pintu, yaitu pintu samping untuk memasukkan pakaian

kotor dan pintu depan untuk mengambil pakaian yang sudah tercuci bersih. Tujuan

dari 2 pintu tersebut adalah untuk mencegah terjadinya kontaminasi kotoran kepada

pakaian yang sudah di cuci bersih.


22

Urutan gerakan sequence mesin cuci berikut penggunaan air, cairan kimia, putaran

ruang cuci, arah putaran, dan durasi tiap proses dapat dilihat pada tabel 3.1.

Tabel 3.1. Urutan Proses Mesin Cuci. [3].

No Proses

Water

in

valve

Water

out

valve

Water

level

Kimia

1

Kimia

2

Kimia

3

Putaran

(rpm)

Arah

Putaran Durasi

1

Pre wash 1

ON OFF 1 OFF OFF OFF 50 CW/CCW s.d. level 1 tercapai + optional

Drain OFF ON OFF OFF OFF OFF 50 CW optional

150 CW optional

2

Pre wash 2

ON OFF 1 ON OFF OFF 50 CW/CCW s.d. level 1 tercapai + optional


150 CW optional

3

Main wash 1

ON OFF optional OFF ON OFF 50 CW/CCW s.d. level 3 tercapai + optional


150 CW optional

4

Main wash 2

ON OFF optional OFF ON OFF 50 CW/CCW s.d. level 3 tercapai + optional


150 CW optional

5

Rinse 1 ON OFF optional OFF OFF OFF 50 CW/CCW s.d. level 3 tercapai + optional


150 CW optional

6

Rinse 2 ON OFF optional OFF OFF OFF 50 CW/CCW s.d. level 3 tercapai + optional


150 CW optional

7

Final rinse

ON OFF 1 OFF OFF ON 50 CW/CCW s.d. level 2 tercapai + optional


150 CW optional

8 Extract OFF ON OFF OFF OFF OFF

50 CW optional

150 CW optional

700 CW optional

Penjelasan masing-masing proses sebagai berikut :

a. Pra pencucian / pre wash

Pra pencucian atau pre wash adalah sebuah proses tahap awal untuk melarutkan kotoran

yang melekat pada kain. Pra pencucian dilakukan 2 (dua) kali. Pra pencucian yang

pertama adalah gerakan mencuci dengan air, sedangkan pra pencucian yang kedua


23

adalah gerakan mencuci dengan air ditambah dengan cairan kimia 1. Gerakan mencuci

ialah gerakan berputarnya ruang pencucian secara bolak-balik (CW dan CCW) dengan

putaran tertentu dan dalam periode tertentu. Proses pra pencucian diakhiri dengan

gerakan pemerasan dengan tujuan untuk mengurangi kandungan air dan cairan kimia

yang tertinggal di cucian.

b. Pencucian utama / main wash

Pencucian utama atau main wash adalah sebuah proses mencuci yang sesungguhnya.

Dalam prosesnya, air dan cairan kimia 2 dimasukkan ke dalam ruang pencucian,

kemudian dilanjutkan dengan gerakan mencuci. Proses main wash diakhiri dengan

gerakan pemerasan. Siklus proses main wash dilakukan 2 (kali), sehingga terdapat main

wash pertama dan main wash kedua.

c. Pembilasan / rinse

Pembilasan atau rinse adalah proses melepaskan kotoran dan sisa cairan kimia dari

cucian. Proses yang dilakukan dalam rinse diawali dengan masuknya air ke dalam ruang

pencucian, kemudian dilanjutkan dengan berputarnya ruang pencucian secara bolak-

balik (CW dan CCW) dengan putaran tertentu dan dalam periode tertentu. Proses rinse

diakhiri dengan gerakan pemerasan. Siklus proses rinse dilakukan 2 (kali), sehingga

terdapat proses rinse pertama dan rinse kedua.

d. Pembilasan akhir / final rinse

Pembilasan akhir atau final rinse adalah proses membilas cucian dengan cairan kimia

yang berfungsi sebagai pelembut kain. Proses yang dilakukan adalah masuknya air dan

cairan kimia 3, kemudian ruang pencucian berputar beberapa saat agar cairan kimia 3

dapat tercampur dengan baik ke dalam cucian.

e. Pemerasan / extract

Pemerasan atau extract adalah proses memeras cucian agar terjadi pelepasan air dari

kain. Prosesnya diawali dengan berputarnya ruang pencucian dengan putaran tertentu

selama beberapa saat agar beban kain tersebar merata di sekeliling ruang pencucian.

Kemudian gerakan dilanjutkan dengan berputarnya ruang pencucian pada putaran dan

periode tertentu sampai dengan kadar air di dalam cucian berkurang.

f. Drain / pembuangan air. Drain atau pembuangan air adalah proses mengeluarkan air

dari ruang cuci. Seluruh jenis proses kecuali proses extract / pemerasan selalu diakhiri

dengan proses drain / pembuangan air. Proses ini disertai dengan gerakan berputarnya

ruang pencucian.


24

Pada kolom water level (Tabel 3.1.), yang dimaksud dengan optional ialah pilihan

level ketinggian air yang disesuaikan dengan banyaknya kain yang akan dicuci. Jika kain

yang akan dicuci dalam jumlah sedikit, maka operator dapat menggunakan level 1. Jika kain

yang akan dicuci dalam jumlah sedang, maka operator dapat menggunakan level 2. Jika kain

yang akan dicuci dalam jumlah besar, maka operator menggunakan level 3. Sedangkan pada

kolom durasi, yang dimaksud dengan optional ialah durasi pada proses terkait dimungkinkan

untuk diatur sesuai dengan kebutuhan. Bagian-bagian yang dimungkinkan untuk dilakukan

pengaturan ini nantinya disebut sebagai parameter proses. Parameter proses ini nantinya

disimpan ke dalam 5 (lima) program yang disediakan.

3.2. Modifikasi Teknis Mesin Cuci

Berdasarkan hasil wawancara dengan Direktur PT Aqualis Fabricare, Bapak Teddy

Tjoegito, maka mesin cuci yang ada dilengkapi dengan sistem pemanas, chemical dispenser,

sensor level air, PLC dan HMI. Blok diagram sistem dapat ditunjukkan dalam gambar 3.1

SISTEM MEKANIK

HIGHLEVELSENSOR

MEDLEVELSENSOR

LOWLEVELSENSOR

INVERTER

MOTOR

WATERINVALVE

WATEROUTVALVE

THERMOCONTROL

ELECTRICHEATER

SOLENOIDLOCK

DISP.CHEM.1

DISP.CHEM.2

PLC

HMI

DC Power SupplyInput 220VACOutput 24 VDC

POWER SUPPLY220 VAC /

1 Phase / 50 HZ

EMERGENCY STOP

LS lock

LS Unlock

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem

Dalam satu sistem besar mesin cuci Penulis pokok bahasan tugas akhir dapat dilihat

pada blok diagram di dalam garis putus-putus, yang sesuai dengan batasan masalah tugas

Bagian yang diteliti


25

akhir ini. Berikut penjelasan dari blok diagram sistem yang menjadi pokok bahasan tugas

akhir ini.

1. Termokontrol digunakan untuk mengatur dan memberi inputan ke sistem tentang suhu

air, ttermokontrol mengatur kapan pemanas hidup dan mati serta daya yang diberikan

ke pemanas

2. Emergency stop berfungi sebagai penghenti seluruh sistem jika diaktifkan

3. Inverter merupakan rangkaian perantara dan pengatur untuk mengaktifkan motor

induksi tiga fasa

4. Motor sebagai penggerak putaran mesin

5. Chemical Dispenser untuk memasukkan sabun cair ke dalam mesin cuci, chemical

dispenser ada 3 buah penggunaannya disesuaikan dengan jenis kain. Pengaturan jenis

cairan kimia dan besarnya volume yang dimasukkan dilakukan oleh ahli cuci PT.

Aqualis Fabricare.

6. Limit switch berfungsi sebangai sensor pengontrol posisi pintu. Pintu mesin cuci perlu

diketahui posisinya apakah dalam keadaan terbuka atau dalam keadaan tertutup.

7. Solenoid lock berfungi untuk mengunci pritu mesin cuci sehingga tidak dapat dibuka

dalam keadaan bekerja.

8. Solenoid water valve untuk memasukkan dan mengeluarkan air ke dalam mesin cuci

9. Water level berfungsi sebagai pemberi input PLC tentang ketinggian air

3.3. Perancangan Mekanik

Rancangan mesin cuci mengunakan material sheet metal dengan perpaduan stainless

steel dan metal yang dilapisi powder coating. Gambar 3.2. mengilustrasikan rancangan

mesin cuci yang sedang dikerjakan penulis, dimensi luar mesin cuci rancangan adalah

1096mm x 1042mm x 1653mm. Gambar 3.3. mengilustrasikan modifikasi yang dilakukan

yaitu dengan menambahkan pintu samping, sistem pemanas, 3 buah level sensor, 2 buah

chemical dispenser, penambahan valve, PLC dan HMI.


26

Gambar 3.2. Dimensi Mesin Cuci

Gambar 3.3. Rancangan Mesin Cuci Tampak Belakang

Keterangan Gambar 3.3.

1. Pintu samping

2. Tabung mesin Cuci

3. Valve air masuk

4. Pemanas / Heater

5. Level Sensor

6. Valve drain / pembuangan

8

8

2

7 4

5

3

6

1


27

7. Motor penggerak

8. Chemical Dispenser

3.4. Perancangan Hardware

Perancangan rangangkaian pengawatan dibagai menjadi tiga bagian besar yaitu

rangkaian daya tiga fasa, rangkaian daya kontrol, sensor dan aktuator dan rangkaian signal

input output PLC.

3.4.1. Rangkaian Daya 3 Fasa

R1 S1 T1

ECC2 F R

Main Switch

CC

2

Y5Y4

R0 S0 T0

E

MCB1

R S T

N

380VAC 3 PHASE

R1 S1 T1

N

MB

CR1

BRK1

BRK2

3 Phase Motor Induction

220/380VAC 50Hz

13,87/8,03A

Power : 3,7 KW

HP : 5

Pole : 4

Rpm : 1440 Rpm

IP : 55

- +MCB 5

SSR

3 Phase

R1

S1

T1

R10

S10

T10

Water Heater 2000W / 220VAC

R10

S10

T10



R

S

T

U

V

W

CR2

+-OUT -

OUT +

OUT1

Thermocontrol

MCB 5

SSR

3 Phase

R1

S1

T1

R10

S10

T10


R10

S10

T10



R

S

T

U

V

W

CR2

+-OUT -

OUT +

OUT1

Thermocontrol

MCB 2

Inverter

TOSHIBA

VF-S15

L1

L2

L3

U

V

W

S1 S2 S3

MC1 OL

R1

S1

T1

U

V

W

R10

S10

T10

R11

S11

T11

Y10 Y11

Y12

R100

N100

MCB 4

MCB 3

MCB 4

MCB 3

Gambar 3.4. Diagram Pengawatan Sumber Tegangan 3 Fasa


28

Rangkaian daya 3 fasa merupakan rangkaian utama untuk sumber tegangan sistem,

sebagai sumber penggerak motor dan pemanas seperti terlihat dalam diagram rancangan

pengawatan gambar 3.4. diatas.

3.4.2. Rangkaian Daya Kontrol, Sensor dan Aktuator

Rangkaian membutuhkan Power Supply untuk mengaktifkan sistem. Tegangan

masukan yang dibutuhkan adalah 220 VAC. PLC dan HMI membutuhkan tegangan 24

VDC, dan inverter menggunakan tegangan sumber 220 VAC dapat dilihat pada diagram

rencana pengawatan 3.5. dibawah ini.

R1 N

R1 N

DCPS

Input 220VAC

Output 5VDC

5VDC

0VDC

MC 2

Master On

Thermocontrol

Chemical

Dispenser 2

Chemical

Dispenser 1

DCPS

Input 220VAC

Output 24VDC

24VDC

0VDC

G

PLC

HMI

INVERTER

Valve Inlet CR

Valve Outlet CR

Solenoid CR

G 24VDC 0VDC

5VDC 0VDC

Gambar 3.5. Power Supply Wiring Diagram


29

3.4.3. Rangkaian Signal Output Input PLC

Rangkaian signal input merupakan rangkaian masukan dari sensor kepada PLC,

rangkaian input tersebut ditunjukkan oleh gambar 3.6. dan gambar 3.7.

Proximity Sensor 1

Input X0-X17

S/S Box Operation

X0 Emergency Stop

X1 Overload Alarm

-

-

X4

-

X5

LS Front Door Close

X6

LS Front Door Lock

X7

Reach Temperature

X10

-

X11

LS Side Door Close

X12

X13

X14

Medium Water Level

X15

High Water Level

X16

24V

X17

0V

-

24V0V

EMG

OL

M Wlev

LS1

LS2

Zerro Pos

Low Water LevelL Wlev

H Wlev

-

X2

X3

Proximity Sensor 2

Thc

Gambar 3.6. Diagram Pengawatan Input PLC


30

Input X20-X27

S/S Box Operation

X20 -

X21 -

X22

X23

X24

X25

X26

X27

24V0V

24V0V

-

-

-

-

-

-

Gambar 3.7. Diagram Pengawatan Input PLC


31

Rangkaian sinyal output merupakan rangkaian keluaran PLC kepada aktuator dan

inverter, rangkaian output tersebut ditunjukkan oleh gambar 3.8. dan gambar 3.9.

Ouput Y0-Y13

Com 0

Y0Lampu Run Indicator

Com 1

Y1

Com 2

Break Y2

Lampu Error Indicator

Y3

Com 3

Y4

-

Y5

Y6

Y7

Com 4

Y10

Y11

Y12

Y13-

R100 N100

Speed 3

Speed 2

Speed 1

-

-

Motor CCW

Motor CW

F

R

S1

S2

S3

CR1

Gambar 3.8. Diagram Pengawatan Output PLC


32

Output Y14-Y27

Com 5

Y14Buzzer

Y15Heater

Y16

Y17

Com 6

Y20

Y21

Y22

Y23

Y24

Y25

Y26

Y27

Input Water 1

Drain

Lock Door

R100 N100

Pump 2

Pump 2

Open Door

-

Chemical 1

Chemical 2

Input Water 2

Motor Run

Input Water 3

Drain Valve

Door Open

Door Lock

Inlet Valve

Inlet Valve

Inlet Valve

Gambar 3.9. Diagram Pengawatan Output PLC

3.5. Pengujian dan Analisa sistem

Modifikasi teknis mesin cuci dalam tugas akhir ini dipersiapakan untuk dapat

diintergrasikan dengan PLC controller. Tugas akhir ini dapat dinyatakan berhasil bila


33

spesifikasi teknis serta kinerja dari sensor dan aktuator sesuai dengan kebutuhan dari PLC.

Alat-alat yang akan digunakan untuk pengujian atara lain:

1. Multitester

2. Termometer

3. Tachometer

4. Tang Arus

5. Stopwatch

6. Gelas ukur

Berikut cara pengujian kinerja sensor dan aktuator serta alat uji yang digunakan

3.5.1. On-Off Input PLC

Sensor dalam sistem mesin cuci ini dapat dibaca oleh PLC dan dinyatakan ON

apabila mempunyai tegangan keluaran sebesar 24V DC dengan toleransi + 20% dan -30%

dengan besaran arus 7mA atau lebih. Sehingga toleransi tegangan input pada PLC adalah

sebagai berikut:

Batas tegangan atas = 24V DC + 24 * 20% V DC

= 24V DC + 4,8V DC

= 28,8V DC

Batas tegangan bawah = 24V DC – 24 * 30% V DC

= 24V DC – 7,2V DC

= 16,8V DC

Jadi range tegangan yang dibutuhkan sebagai masukan dari PLC adalah 16,8 – 28,8V DC

Cara pengukuran tegangan masukan dan keluaran PLC adalah mengunakan alat

multitester dengan cara diparalel terhadap keluaran dari sensor dan switch yang

diintegrasikan seperti terlihat dalam gambar 3.10. sedangkan cara pengukuran arus dengan

cara menserikan multitester tersebut dengan sensor dan switch yang akan diukur seperti

terlihat dalam gambar 3.11. atau dengan menggunakan tang arus seperti terlihat pada gambar

3.12.


34

Gambar 3.10. Pengukuran Tegangan

Gambar 3.11. Pengukuran Arus

Gambar 3.12. Pengukuran Arus Dengan Tang Arus

Metoda ini akan dilakukan pada semua keluaran sensor dan juga semua masukan

aktuator.

3.5.2. Putaran Motor

Kebutuhan putaran motor akan diukur menggunakan tachometer. Pengujian putaran

motor bertujuan untuk memberikan referensi pengaturan frekuensi inverter agar diperoleh


35

arah putaran motor dan kecepatan putaran drum yang sesuai dari kebutuhan sistem.

Pengujian putaran dilakukan dengan mengubah parameter inverter, pemberian beban dan air

sesuai dengan tiga level kecepatan dan tiga level ketinggian air sehingga akan diperoleh

matrik data yang akan dianalisa lebih lanjut untuk kepentingan pemrograman PLC.

Gambar 3.13. Tachometer

3.5.3. Karakteristik kontrol suhu

Penggunaan termokontrol dengan sistem kontrol On-Off hysterisis dibutuhkan dua

batasan suhu agar kebutuhan sistem terjaga. Termokontrol yang digunakan secara

karakteristik menyerupai sebuah saklar On-Off, sehingga pengujian yang akan dilakukan

mengunakan metoda on-off input PLC (sub bab 3.5.1). Kebutuhan lebih lanjut adalah

analsisa kebutuhan jumlah heater serta daya yang dibutuhkan heater terhadap waktu

mencapai suhu yang dibutuhkan. Alat yang digunakan untuk pengujian karakteristik kontrol

suhu antara lain: termometer, tang ampere dan stopwatch. Tujuannya adalah memberikan

rekomendasi tentang jumlah heater yang efektif.

3.5.4. Level Sensor

Level sensor yang digunakan mempuyai karakteristik menyerupai sebuah saklar On-

Off, saklar akan ON apabila sensor diatur pada batas tekanan atas yang dibutuhkan sesuai

dengan kebutuhan volume air, sehingga pengujian yang akan dilakukan mengunakan metoda

on-off input PLC (sub bab 3.5.1). Kinerja sensor diukur dengan membandingkan volume air

yang dimasukkan kedalam tabung pencucian.

3.5.5. Chemical Dispenser

Chemical dispenser berfungsi untuk menentukan jumlah chemical yang dibutuhkan

selama proses. Pengetesan diperlukan untuk menentukan lama waktu dispenser bekerja


36

untuk memperoleh takaran yang diperlukan sistem. Pengetesan mengunakan stopwatch dan

gelas ukur.

3.5.6. Aktuator Solenoid valve

Solenoid valve merupakan kran dengan mekanisme elektronis, saat solenoid valve

dialiri listrik akan membuka kran sehingga aliran air dapat mengalir. Pengetesan dilakukan

untuk mengetahui apakah valve terbuka sempurna saat dialiri listrik dan tertutup dengan

sempurna saat aliran listrik diputus.


37

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi mengenai hasil realisasi serta pengamatan dari hasil modifikasi mesin

cuci Primus 20 kg dengan mengunakan PLC dan HMI. Hasil pengamatan berupa pengujiaan

fungsi mesin dan kesiapan sistem untuk diintergrasikan dengan pemograman PLC yang telah

ada.

4.1. Bentuk Fisik dan Pengawatan Mesin Cuci

4.1.1. Bentuk Fisik Mesin Cuci Primus 20kg

Hasil proses modifikasi yang dilakukan terdapat beberapa perubahan yang mendasar

yaitu loading kain kotor dari atas dan unloading kain bersih dari depan, perubahan tersebut

mengakibatkan perubahan fisik dari mesin cuci serta penambahan komponen. Perubahan

fisik yaitu penambahan pintu samping dan penambahan sensor Pintu. Perbandingan dari

design sebelum dan realisasinya ditunjukkan pada gambar 4.1. dan gambar 4.2.

Gambar 4.1. Perbandingan Rancangan Mesin Cuci Primus


38

Gambar 4.2 Perbandingan Rancangan Pintu Samping

Peletakan komponen-komponen modifikasi berupa sensor pintu dan aktuator, HMI,

thermocontrol, HMI, emergency switch dan lampu indikator. Mesin cuci pada bagian depan

ditunjukkan pada gambar 4.3. Sensor pintu dan solenoid membentuk sistem penguncian dan

keamanan sehingga kerusakan dan kecelakaan dapat diminimalisir. Sistem penguncian

ditunjukkan pada gambar 4.4

Gambar 4.3 Letak Sensor dan aktuator pintu

Sensor Pintu Samping

Sensor Pintu Depan

HMI

Lampu indikator

Emergency Switch

Buzzer

Thermocontrol

Lampu indikator

Push Button


39

Gambar 4.4. Sistem Pengunci Pintu Depan

Pada bagian belakang merupakan peletakan kotak kontrol utama, motor Induksi beserta

break-nya, solenoid valve air masuk dan keluar, water heater dan thermocouple

Gambar 4.5. Bentuk Fisik Mesin Cuci Bagian Belakang

Kontrol utama

Tabung luar

Air Masuk

Heater

Drain Motor Induksi

dan break

Over Flow

Solenoid Door Open

LS Lock Door

Plat Pengaman

Tuas Pengunci

Solenoid Door Lock

LS Close Door

Sensor Home

Posisi


40

Kotak kontrol utama terdiri dari komponen inverter, MCB, TOR, kontaktor, kontak

relai, PLC dan power supplay. Tata letak pada kotak control utama dapat dilihat pada gambar

4.6.

Gambar 4.6. Kotak Kontrol Utama

Keterangan gambar 4.6.

1. Inverter

2. MCB heater

3. MCB Inverter

4. MCB Box Operation

5. TOR

6. Kontaktor Motor Induksi

7. Kontaktor Box Operation

8. PLC

9. Kontak Relay Break

10. Kontak Relay Heater

11. Power supplay 24VDC

4.1.2. Cara Penggunaan Alat

Untuk mengoperasikan Mesin Cuci saat awal perlu dilakukan tiga tahapan yaitu:

1. Persiapan

Pada pengoperasian awal Mesin cuci perlu dilakukan instalasi air ke 3 valve air

masuk dan instalasi kelistrikan 3 fasa. Tanam kaki-kaki mesin dengan angkur ke lantai.

8

1 2 3 4 5 6 7

9

10

11


41

Lakukan pengecekan terhadap sambungan 3 fasa agar putaran motor sesuai dengan putaran

sistem. Siapkan sistem drainase agar air pembuangan dapat mengalir pada selokan

pembuangan. Siapkan 2 jenis chemical sesuai kebutuhan pencucian pada pompa hisap.

Lakukan pemeriksaan ulang terhadap air, listrik, kaki-kaki, drainase dan chemical setelah

dipastian baik berarti mesin cuci siap dijalankan.

2. Manual

Pastikan pintu depan dan pintu samping tertutup dengan kencang. Hidupkan mesin

cuci dengan memutar Main switch pada posisi 1 agar daya listrik masuk ke sistem. Tekan

Operation Push Button warna hijau pada deretan lampu indikator. Tunggu sampai layar HMI

menyala seperti gambar 4.7.

Gambar 4.7. Tampilan Awal HMI

Lepas emergency stop button, kemudian Pilih pada layar HMI pada manual

sehingga tampilan HMI akan terlihat seperti gambar 4.8.

Gambar 4.8. Tampilan HMI Manual

Mode manual dapat dijalankan dengan fungsi sebagai berikut:

Rotation


42

Pilihan ini digunakan untuk peninjauan kecepatan dan arah putaran tabung, SP1

untuk washing speed 30 rpm, SP2 untuk pre spinning 150 rpm dan SP3 untuk

spinning 250 rpm.

Chemical

Chemical digunakan untuk mempersiapkan chemical agar siap masuk ke dalam

tabung

Water In

Water in digunkan untuk peninjaunan fungsi water valve in dan level sensor. Level

1 untuk cucian kering dibawah 7 kg, level 2 untuk cucian kering antara 7 sampai

dengan 14 kg dan level 3 untuk cucian kering antara 14 kg sampai dengan 20 kg.

Drain

Digunakan untuk membuka valve drain sehingga mengeluarkan air dalam tabung,

sebelum peninjauan fungsi water level drain harus dipilih pada posisi close.

Door

Door digunakan untuk membuka dan menutup pengunci pintu depan.

Home Position

Pilihan ini digunakan untuk menepatkan pintu samping dalam tabung sejajar dengan

posisi pintu samping mesin cuci sehingga pintu dalam tabung pada posisi yang dapat

dibuka.

3. Automatis dengan program sequent

Untuk menjalankan mode automatis posisi tabung harus dalam home position

dilakukan dengan memilih Program pada layar HMI. Pakaian kotor dimasukkan dari pintu

samping, kemuadian pintu samping ditutup rapat setelah itu mesin cuci siap dijalankan

secara automatis. Saat di jalankan secara umum sequent program adalah sebagai berikut:

a. Pra pencucian / pre wash

Proses pra pencucian diawali dengan pengisisan air dan dipanaskan sampai dengan suhu

preset dari thermocontrol. Pra pencucian dilakukan 2 (dua) kali. Pra pencucian yang

pertama adalah gerakan mencuci dengan air, sedangkan pra pencucian yang kedua

adalah gerakan mencuci dengan air ditambah dengan cairan kimia 1. Gerakan mencuci

ialah gerakan berputarnya ruang pencucian secara bolak-balik (CW dan CCW) dengan

putaran tertentu dan dalam periode tertentu. dan diakhiri dengan gerakan pemerasan

dengan tujuan untuk mengurangi kandungan air dan cairan kimia yang tertinggal di

cucian.


43

b. Pencucian utama / main wash

Pencucian utama atau main wash adalah sebuah proses mencuci yang sesungguhnya.

Dalam prosesnya, air dan cairan kimia 2 dimasukkan ke dalam ruang pencucian,

kemudian dilanjutkan dengan gerakan mencuci. Proses main wash diakhiri dengan

gerakan pemerasan. Siklus proses main wash dilakukan 2 (kali), sehingga terdapat main

wash pertama dan main wash kedua.

c. Pembilasan / rinse

Pembilasan atau rinse adalah proses melepaskan kotoran dan sisa cairan kimia dari

cucian. Proses yang dilakukan dalam rinse diawali dengan masuknya air ke dalam ruang

pencucian, kemudian dilanjutkan dengan berputarnya ruang pencucian secara bolak-

balik (CW dan CCW) dengan putaran tertentu dan dalam periode tertentu. Proses rinse

diakhiri dengan gerakan pemerasan. Siklus proses rinse dilakukan 2 (kali), sehingga

terdapat proses rinse pertama dan rinse kedua.

d. Pembilasan akhir / final rinse

Pembilasan akhir atau final rinse adalah proses membilas cucian dengan cairan kimia

yang berfungsi sebagai pelembut kain. Proses yang dilakukan adalah masuknya air dan

cairan kimia 3, kemudian ruang pencucian berputar beberapa saat agar cairan kimia 3

dapat tercampur dengan baik ke dalam cucian.

e. Pemerasan / extract

Pemerasan atau extract adalah proses memeras cucian agar terjadi pelepasan air dari

kain. Prosesnya diawali dengan berputarnya ruang pencucian dengan putaran tertentu

selama beberapa saat agar beban kain tersebar merata di sekeliling ruang pencucian.

Kemudian gerakan dilanjutkan dengan berputarnya ruang pencucian pada putaran dan

periode tertentu sampai dengan kadar air di dalam cucian berkurang.

f. Drain / pembuangan air.

Drain atau pembuangan air adalah proses mengeluarkan air dari ruang cuci. Seluruh

jenis proses kecuali proses extract / pemerasan selalu diakhiri dengan proses drain /

pembuangan air. Proses ini disertai dengan gerakan berputarnya ruang pencucian.

Selanjutnya ruang pencucian akan berputar pelan untuk memposisikan pintu samping

pada home position. Setelah tercapai motor akan terkunci oleh break selanjutnya

solenoid pengunci akan melepaskan kuncian sehingga pintu depan akan mudah dibuka.

Pakaian bersih sudah dapat diambil dari pintu depan.


44

Dengan proses penggunaan mesin cuci secara manual ataupun automatis dan secara

percobaan yang dilakukan menegaskan bahwa penambahan pintu samping tidak

mempengaruhi fungsi sehingga dapat disimpulkan bahwa modifikasi fisik berhasil 100%.

4.2. Pengujian Sistem

Pengujian sistem Mesin Cuci dilakukan dengan menjalankan secara manual dan

automatis sehingga fungsi komponen PLC, HMI, sensor dan aktuator dapat diamati.

4.2.1. Input Output PLC

Modifikasi dan pengawatan mesin cuci primus 20kg dinyatakan berhasil jika input

dan output PLC sesuai dengan spesifikasi range dari PLC. Hasil pengukuran input / output

PLC dapat dilihat pada table 4.1 dan table 4.2

Table 4.1 Tegangan Input PLC

No Input PLC Tegangan

masukan Sensor 16,8 – 28,8 VDC

1 X0 Emergency switch 24 V DC OK

2 X1 Overload 23,85 V DC OK

3 X2 Home posisi 20,88 V DC OK

4 X4 Low water level 24,13 V DC OK

5 X5 Medium water level 24,13 V DC OK

6 X6 High water level 24,13 V DC OK

7 X12 Reach temperature 24,13 V DC OK

8 X14 Ls front door close 20,88 V DC OK

9 X15 Ls front door lock 20,88 V DC OK

10 X16 Ls side door close 20,88 V DC OK

Table 4.2 Tegangan Output PLC

No Ouput PLC Tegangan

keluaran output

<30 V DC atau

<240 V AC

1 Y0 Lampu run indicator 228,9 V AC OK

2 Y1 Lampu error indicator 228,4 V AC OK

3 Y2 Break 232,1 V AC OK

4 Y4 Motor CW 23,7 V DC OK

5 Y5 Motor CCW 23,7 V DC OK


45

Tabel 4.2 (Lanjutan) Tegangan Output PLC

No Ouput PLC Tegangan

keluaran output

<30 V DC atau

<240 V AC

6 Y10 Speed 1 23,7 V DC OK



9 Y14 Buzzer 232,1 V AC OK

10 Y15 Heater 233,2 V AC OK

11 Y17 Input water 3 233,2 V AC OK



14 Y22 Drain 233,1 V AC OK

15 Y23 Chemical 1 233,1 V AC OK

16 Y24 Chemical 2 232,8 V AC OK

17 Y26 Solenoid open door 232,8 V AC OK

18 Y27 Solenoid lock door 232,6 V AC OK

Berdasar pada tabel 4.1. semua keluaran sensor untuk kebutuhan input PLC diantara

batasan tegangan input minimal dan maksimal yang diijinkan. Tegangan masukan sensor

diukur saat sensor bekerja. Dan berdasar pada table 4.2. output dari PLC berada dibawah

batas tegangan atas baik tegangan DC maupun tegangan AC. Tegangan keluaran output

diukur pada daya masukan ke output ataupun aktuator. Dengan demikian dapat disimpulkan

bahwa keberhasian input – output PLC adalah 100%.

4.2.2. Diagram Pengawatan

Selama proses modifikasi susunan pengawatan mengalami perubahan, dari

rancangan sebelumnya.

Perubahan pada wiring diagram daya 3 fasa yaitu penambahan jumlah pemanas

menjadi 6 buah agar kecepatan pemanasan air meningkat. Diagram pengawatan daya

ditunjukkan pada lampiran 4.a.

Diagram pengawatan untuk Power Supplay mengalami perubahan yaitu penambahan

indikator lampu, switching serta input untuk solenoid valve karena solenoid valve

mengunakan daya 220V. Power Supplay Wiring diagram yang baru ditunjukkan

pada lampiran 4.b.


46

Sedangkan diagram pengawatan untuk input dan output PLC pada lampiran 4.c.,

lampiran 4.d., lampiran 4.e., dan lampiran 4.f. tidak mengalami perubahan.

4.2.3. Putaran Motor

Pengujian motor induksi digunakan untuk mengetahui faktor slip, yaitu

perbandingan atara kecepatan ideal terhadap pengujian motor induksi tanpa beban. Berdasar

persamaan 2.7 maka kecepatan sinkron dapat dihitung sebagai berikut:

𝒏𝒔 = 𝟏𝟐𝟎.𝒇

𝒑

𝒏𝒔 = 𝟏𝟐𝟎.𝟓𝟎

𝟒

= 1500 rpm

Hasil pengujian tanpa beban diperoleh n = 1500, sehingga bila dimasukan persamaan

2.8 dapat diperoleh angka slip sebagai berikut:

𝑠 =𝑛𝑠 − 𝑛

𝑛𝑠

=1500−𝑛

1500

= 0

Rasio antara Motor dengan Tabung =

n:nr = 6:1

Putaran yang diinginkan dapat dilihat dari Tabel perhitungan frekuensi 4.3

Tabel 4.3 Perhitungan Frekuensi Motor

No. Putaran Tabung

Hitung

(Rpm)

Putaran Motor

Hitung

(Rpm)

Putaran motor

Terukur

(Rpm)

Frekuensi

Inverter (Hz)

1 5 30 30 1

2 40 240 240 8

3 150 900 900 30

4 250 1500 1500 50


47

Dari perhitungan tabel 4.3. menunjukkan bahwa pengaturan frekuensi pada inverter

sebanding dengan kecepatan putaran tabung yang diharapkan karena tidak ada faktor slips

pada putaran motor listrik tanpa beban.

Inverter yang digunakan adalah merek Toshiba seri TOSVERT VF-S15 agar dapat

digunakan dengan kolaborasi perintah dari plc maka parameter yang ada didalamnya harus

dirubah dapat dilihat dari table 4.4 pengarturan inverter.

Tabel 4.4 Pengaturan Parameter Inverter

Title Fuction Adjustment Range Selection Setting

Cnod Command mode section 0: Terminal block

1: Panel keypad

2: RS485 communication

3: CANopen communication

4: Communication optional

0

Fnod Frequency setting mode

selection 1

0: Setting dial 1

1: Terminal VIA

2: Terminal VIB

3: Setting dial 2

4: RS485 communication

5: Up/Down from external

logic input

6: CANopen communication

7: Communication optional

5

8: Terminal VIC

9,10: -

11: Pulse train input

12,13: -

14: Sr0

Sr1 Preset-speed frequency 1 1





48

Berdasar tidak adanya faktor slips maka pengisisan parameter frekuensi pada Sr1,

Sr2, Sr3 dan Sr4 sesuai dengan perhitungan tabel 4.3. Kecepatan Sr1, Sr2, Sr3 dan Sr4

diaktifkan dengan menghubungkan port CC/Common pada inverter dengan kombinasi

binnary code dari port S1, S2 dan S3. Untuk putaran searah jarum jam/Clock Wise (CW)

ataupun putaran berlawanan jarum jam/Counter Clock Wise (CCW) diaktifkan dengan

menghubungkan port CC dengan port forward (F) untuk CW dan menghubungkan port CC

dengan port reward (R) untuk CCW.

Gambar 4.9. Hubungan dan Kombinasi Port Pada Inverter

Gambar 4.9. menunjukkan cara menghubungkan port CC ke port-port lain sehingga

didapatkan kombinasi biner untuk menentukan kecepatan dan arah putaran motor. Gambar

4.10. menunjukkan maksimal kombinasi yang terjadi.

Gambar 4.10. Kombinasi Biner Kecepatan Inverter

Dari gambar 4.10. untuk kebutuhan mesin cuci ini hanya menbutuhkan 4 kecepatan

saja sehingga setup inverter yang diperlukan hanya Sr1 sampai dengan Sr4 sesuai tabel 4.4.

Tanda “o” pada gambar 4.10. menunjukkan nilai 1 atau dalam artian mudahnya

menghubungkan port CC dengan port yang bertanda “o”. menghubungkan port-port yang

diinginkan dan yang dibutuhkan diatur pada program PLC dengan mengaktifkan output Y4

untuk CW, Y5 untuk CCW serta kombinasi berdasarkan gambar 4.10. pada output Y10

untuk S1, Y11 untuk S2 dan Y12 untuk S3 karena dalam instalasi hardware PLC kaki


49

common 3 dan common 4 PLC dihubungkan dengan port CC inverter. Lebih jelas dapat

dilihat pada lampiran 4e. Diagram output PLC instalasi yang akan menentukan kombinasi

yang akan terjadi. Dikarenakan kombinasi yang dibutuhkan hanya 4 kecepatan maka port

RES tidak diaktifkan dan tidak dikoneksikan dengan PLC.

Dari pengaturan kecepatan seperti pada tabel 4.4. dilakukan percobaan dan

pengukuran kecepatan tabung dengan hasil pengukuran tercatat pada tabel 4.5. Pada

percobaan tersebut juga diperoleh batas kecepatan aman tabung hanya sebesar 250 rpm saja

dengan pengaturan Sr4 pada 50Hz. Mengapa dinyatakan aman karena batas kecepatan

tersebut batas kecepatan tabung tidak bergetar. Kondisi ini terjadi karena selama percobaan

dijalankan kaki-kaki mesin cuci tidak dapat ditanam pada lantai dikarenakan kondisi tempat.

Tabel 4.5. Perbandingan putaran motor

No. Putaran Motor

Terprogram

(Rpm)

Putaran Motor

Terukur

(Rpm)

Penyimpangan

1 30 26 13,33 %

2 240 238 0,83 %

3 900 896 0,44 %

4 1500 1495 0,33 %

Rata – rata error 3,74 %

Berdasar pada hasil percobaan tabel 4.5. diperoleh rata – rata error atau rata – rata

penyimpangan putaran motor sebesar 3,74 %.

Tabel 4.6. Perbandingan putaran tabung

No. Putaran Tabung

Terprogram

(Rpm)

Putaran Tabung

Terukur

(Rpm)

Penyimpangan

1 5 4 20 %

2 40 39 2,5 %

3 150 148 1,33 %

4 250 247,4 1,04 %

Rata – rata error 6,22 %


50

Berdasar pada hasil percobaan tabel 4.6. diperoleh rata – rata penyimpangan putaran

tabung sebesar 6,22 %

Kecepatan saat menuju home position sangat berpengaruh pada ketepatan posisi

pintu tabung buka samping. Jika tidak tepat akan membuat pintu dalam tabung untuk akses

masuk ke samping tidak dapat terbuka sempurna atau bahkan tidak dapat dibuka sama sekali.

Karenanya dibutuhkan pengaturan frekuensi inverter agar kecepatan tabung dapat sesuai.

Pengujian kecepatan terhadap ketepatan akses pintu samping tabung dapat dilihat pada tabel

4.7. Tabel 4.7 berisi tentang putaran tabung dibanding dengan jarak home position dan

keadaan/kondisi pintu serta kondisi akhir sensor setelah putaran berhenti.

Tabel 4.7 Kecepatan Tabung Terhadap Pengereman

Sr 0 Putaran

Tabung

Jarak Sensor

Terhadap titik

Home Position

Kondisi

akhir

Sensor

Kondisi Pintu

samping dalam

(Hz) (Rpm) (cm)

1,8 8 5 OFF tidak bisa dibuka

1,7 7,5 4 OFF tidak bisa dibuka





1,2 5 1,5 OFF bisa dibuka

1,1 4,5 1 OFF bisa dibuka

1 4 1 OFF bisa dibuka

0,9 3,5 0,5 ON bisa dibuka

0,8 3 0,5 ON bisa dibuka

0,7 2,5 0 ON bisa dibuka

0,6 2 -0,5 ON bisa dibuka

0,5 1,5 -0,5 ON bisa dibuka

0,4 0 - OFF tidak bisa dibuka

0,2 0 - OFF tidak bisa dibuka

0 0 - OFF tidak bisa dibuka

Berdasar tabel 4.7. penalaan frekuensi inverter yang diijinkan agar pintu samping

dalam tabung dapat dibuka secara sempurna adalah antara 0,5 Hz sampai dengan 1,2 Hz.

Ketepatan pintu samping terjadi bila gaya momentum pengereman lebih besar atau sama

dengan gaya momentum putar tabung. Kondisi akhir sensor On artinya sensor masih

mendeteksi titik home position karena lebarnya home position sebesar 1cm.


51

4.2.4. Level Sensor

Level sensor menggunakan sensor tekanan merek Dungs Seri LGW150 A4 dengan

data statistik tekanan 30 mbar – 150 mbar sehingga range ketinggian air yang dapat tercakup

oleh sensor dapat dihitung sebagimana dapat dihitung berdasar persamaan 2.6.

ℎ =𝑃

𝜌. 𝑔

Minimum ketinggian air=

30 mbar atau sama dengan 3000 Pa sehingga ketinggian air minimum adalah

ℎ =3000

1000.9,81

= 0,306 meter

= 30,6 cm

Maksimum ketingian air=

150 mbar atau sama dengan 15000 Pa sehingga tinggi air maksimum adalah

ℎ =3000

1000.9,81

= 1,529 meter

= 152,9 cm

Berdasar persamaan 2.6 maka kepresisian dari sensor tekanan dapat dihitung dengan

melihat garis angka penunjuk tekanan yang mempunyai selisih ukuran sebesar 10 mbar atau

sama dengan 1000 Pa sehingga perbedaan tinggi akan berpengaruh adalah

∆ℎ =𝑃

𝜌. 𝑔

=1000

1000. 9,81

= 0,102 meter

= 10,2 cm


52

Dari posisi tabung dan sensor memiliki ketinggian 16 cm sehingga tekanan air yang

terisi akan dapat dideteksi oleh sensor jika tabung terisi air minimal 14 cm. Diameter tabung

sebesar 100cm dengan ketinggian air maksimal yaitu pada lubang over flow adalah sebesar

75cm, sehingga ketinggian air maksimal akan dideteksi oleh sensor sebesar;

𝑃 = 𝜌. 𝑔. ℎ

= 1000 . 9,81 .(0,75+0,16)

= 8927.1 Pa

= 89,27 mbar

Berdasar level air yang ditentukan yaitu untuk low level sebesar 30 mbar, untuk medium

level sebesar 40 mbar dan high level sebesar 50 mbar maka kinerja sensor ketinggian diuji

dengan metode percobaan. Hasil uji sensor dapat dilihat pada table 4.8.

Tabel 4.8. Kerja Sensor Tekanan

Level Pengaturan Sensor Tinggi air Volume air

Air (mbar) (cm) (liter)

Low 30 15 26

Medium 40 25 60

High 50 34,5 104

Dengan percobaan tabel 4.8. diperoleh kesimpulan bahwa sensor tekanan

mendeteksi perbedaan ketinggian air bukan pada volume yang dihasilkan dan kepresisian

sensor sesuai dengan perhitungan teoritisnya. Artinya spesifikasi teknis dari sensor tekanan

merek Dungs Seri LGW150 A4 dapat digunakan 100%. Namun spesifikasi sesor yang

digunakan mempunyai range atas yang terlalu tinggi.

Waktu pembuangan air setelah proses prewash ataupun washing perlu diketahui

untuk memberikan referensi setup pada pemrograman PLC. Lama waktu pembuangan dapat

dilihat pada tabel 4.9. berikut

Tabel 4.9. Waktu Pembuangan Air

Air

Volume air

(Liter)

Waktu air sampai

dengan menetes

(Menit)

Waktu air sampai

dengan tidak menetes

(Menit)

Low 26 0:25 0:33

Medium 60 0:46 1:07

High 104 1:17 1:30


53

Berdasar hasil percobaan tabel 4.9. waktu drain / waktu pembuangan air tiap

levelnya berbeda. Waktu air sampai dengan menetes adalah waktu minimal yang dibutuhkan

saat proses drain / waktu pembuangan air karena dalam tabung sudah tidak terdapat air. Low

level diperlukan waktu minimal 25 detik, untuk medium level diperlukan waktu minimal 46

detik dan untuk high level diperlukan waktu minimal 1:17 menit. Waktu air sampai dengan

tidak menetes adalah patokan waktu maksimal untuk optimalisasi proses, keadaan air tidak

menetes bearti air di saluran pembuangan / drain sudah benar – benar habis. Low level

diperlukan waktu maksimal 33 detik, untuk medium level diperlukan waktu maksimal 1:07

menit dan untuk high level diperlukan waktu maksimal 1:30 menit.

4.2.5. Pengaturan Suhu

Intergrasi antara thermocontrol, thermocouple dan heater menghasilkan sistem

pemanas yang dihasilkan. Kerja sistem pemanas dapat dilihat pada table 4.10

Tabel 4.10 Perbandingan Suhu dan Waktu Pemanasan

Level air Volume

Air

(Liter)

Suhu

Awal

(0C)

Suhu

Indikator

(0C)

Suhu

Terukur

(0C)

Penyimpangan Waktu

(Menit)

Low 26 31 60 55,8 7 % 06:54

Middle 60 30 60 56,2 6,33 % 16:24

High 104 30 60 55,8 7 % 22:45

Rata – rata penyimpangan 6,78 %

Berdasar pada tabel 4.10 error ataupun penyimpangan yang terjadi antara suhu setup

dengan suhu terukur adalah 6,78 %. Perbedaan suhu yang terukur lebih rendah dari suhu

indikator terjadi karena suhu indicator diukur dari thermocouple tipe K yang dekat dengan

heater sedangkan suhu terukur adalah suhu dipermukaan. Pengukuran suhu dekat heater

tidak dapat dilakukan karena desin tabung yang tertutup. Suhu air tidak merata pada bawah

dengan bagian permukaanya. Waktu yang dicatat pada tabel 4.10. adalah waktu patokan

minimal untuk proses pencucian mengunakan air panas 60 0C. dari hasil percobaan tersebut

disimpulkan bahwa waktu minimal untuk low level adalah 6:54 menit, medium level adalah

16:24 menit dan untuk high level adalah 22:45 menit.


54

4.2.6. Dispenser

Chemical dispenser yang digunakan adalah merek Knight tipe One Shot OS-100 L/S

dari pengujian fungsi dapat dilihat dari grafik pada gambar 4.9. dengan data lengkap pada

lampiran 4.g

Gambar 4.11. Grafik Perbandingan Waktu dan Volume Air Pompa

Dari gambar 4.11. dapat ditarik kesimpulan bahwa chemical dispenser Knight tipe

One Shot OS-100 L/S mempunyai kemampuan untuk memompa cairan sebanyak

4,6 ml/detik.

4.2.7. Aktuator dan Valve

Aktuator dan valve yang terpasang pada mesin cuci diamati dengan menjalankan

mode manual. Hasil dari pengamatan dapat dilihat pada table 4.11.

Tabel 4.11. Fungsi Aktuator dan Valve

No Perintah Program Aktuator / valve yang

bekerja

Hasil

1 Air Masuk Water Valve 1 ON

Water Valve 2 ON

Water Valve 3 ON

Drain Valve OFF

y = -4,6151x + 1935,5

1700

1750

1800

1850

1900

1950

2000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

Water Level

Water Level Linear (Water Level)


55

Tabel 4.11. (Lanjutan) Fungsi Aktuator dan Valve

No Perintah Program Aktuator / valve yang

bekerja

Hasil

2 Air keluar Water Valve 1 OFF

Water Valve 2 OFF

Water Valve 3 OFF

Drain Valve ON

3 Pintu terbuka Solenoid Open Door ON

Solenoid Lock Door OFF

4 Pintu tetutup Solenoid Open Door OFF

Solenoid Lock Door ON

Berdasar pada tabel 4.11. dapat ditarik kesimpulan bahwa aktuator solenoid berhasil

100%. Tabel 4.11. menunjukkan kerja aktuator berdasarkan program yang telah diisikan

pada PLC. Dinyatakan 100% berhasil sebab semua aktuator dapat membuka dan menutup

dengan sempurna.

4.3. Analisa Hasil Pengujian

Untuk memperoleh parameter yang tepat pada pengaturan program PLC terhadap

sistem mesin cuci diperlukan sebuah pengujian dengan mengunakan beban kain sesuai

dengan kebutuhan kemampuan sistem yaitu:

Low Level Water untuk kain kotor 7kg kering

Medium Level water untuk kain kotor >7 sampai dengan 14 kg kering

High Level Water untuk kain kotor >14 kg sampai dengan 20 kg kering

Berdasar ketentuan awal setup untuk dasar frekuensi inverter terhadap kecepatan

putar tabung yang dikehendaki adalah sebagai berikut:

Sr1 adalah setup home posisi dengan kecepatan tabung sesuai percobaan

Sr2 adalah washing speed dengan kecepatan tabung 40 rpm

Sr3 adalah pre spinning speed dengan kecepatan tabung 150 rpm

Sr4 adalah spinning speed dengan kecepatan tabung diatas 250 rpm

Berdasar ketentuan awal tersebuat maka dilakukan percobaan dengan hasil tertera

pada table 4.12. Percobaan dilakukan untuk mengetahui penyimpangan yang terjadi saat


56

digunakan sesuai dengan kebutuhan pengguna mesin cuci. Dari hasil percobaan akan

diberikan rekomendasi kepada pemrogram agar mesin cuci berjalan sesuai dengan ketentuan

awal yang telah ditetapkan oleh pengguna yaitu PT Aqualis Fabricare.

Tabel 4.12. Perbandingan Putaran Tabung Beban Kain Basah

Level

Kain

kering

(Kg)

Volume

air

(Liter)

Kain + Air Kain Basah

Sr2 = 40 rpm Sr3 = 150 rpm Sr4 = 250 rpm

Tabung SSE % Tabung SSE% Tabung SSE%

Low 7 40 36,4 9 148 1,33 246 1,6

Medium 14 88 33,8 15,5 148 1,33 246 1,6

High 20 144 32 20 147 2

tidak

balance n/a

Rata – rata error 14,8 1,56 1,6

Pengujian dengan putaran tabung 250 rpm pada beban kain 20 kg tidak dapat

dilakukan karena tabung tidak balance sehingga mesin bergetar dan bergerak hal ini

disebabkan mesin cuci yang kaki-kaki tidak terikat dengan lantai.

Berdasar Tabel 4.12 agar putaran tabung saat proses mengunakan beban kain sesuai

dengan pengunaan sehari – hari maka untuk rpm rendah Sr2 perlu dinaikkan 14,8%, untuk

rpm sedang Sr3 perlu dinaikkan 1,56% dan untuk Sr4 perlu dinaikan 1,6%.

Bedasar dari pengujian dan percobaan maka dapat diperoleh beberapa rekomendasi

parameter untuk program PLC sehingga mesin cuci dapat beroperasi secara maksimal adalah

dapat dijelaskan pada Tabel 4.13.

Tabel 4.13. Pengaturan Parameter Mesin Cuci

Level

Level

Sensor Setup Frekuensi Inverter Chemical Minimal Waktu

Home Low Med High Dispenser

Air mbar Sr1 Sr2 Sr3 Sr4 Drain Heating

Low 30 0,9 9 31 51 4,6 ml/dt 0:25 6:54

Medium 40 0,9 9 31 51 4,6 ml/dt 0:46 16:24

High 50 0,9 9 31 51 4,6 ml/dt 1:17 22:45

Tabel 4.13. merupakan rekomendasi parameter yang harus diatur pada sensor,

inverter serta PLC. Jarum penunjuk sensor ketinggian air perlu diatur sensor low pada 30

mbar, sensor medium pada 40 mbar dan sensor high pada 50 mbar. Parameter inverter

dirubah menjadi Sr1 0,9 Hz, Sr2 9 Hz, Sr3 31 Hz dan Sr4 51 Hz. Kebutuhan untuk chemical

disesuaikan dengan volume chemical yang dibutuhkan dengan kecepatan aliran 4,6 ml/detik.


57

Parameter waktu pada program PLC untuk drain perlu diatur 25 detik untuk program low,

46 detik program medium dan 1:17 menit untuk program high. Sedangkan waktu pemanasan

air pada program PLC juga harus disesuaikan dengan rekomendasi 6:54 menit untuk low,

16:24 menit untuk medium dan 22:45 menit untuk high.

Berdasar dari pengaturan parameter tabel 4.13. dilakukan perubahan parameter pada

inverter mesin cuci dan dilakukan pengujian ulang untuk di didapat angka penyimpangan

terbaru. Hasil dari pengujian tersebut dapat dilihat pada tabel 4.14. untuk diatur ulang Sr1,

tabel 4.15. untuk diatur ulang Sr2, tabel 4.16. untuk diatur ulang Sr3 dan tabel 4.16. untuk

diatur ulang Sr4.

Tabel 4.14. Kerja Pintu Samping Terhadap Perubahan Sr1

Level Sensor (mbar)

Sr1

(Hz)

Putaran tabung (rpm)

Jarak Sensor Home Position

(Cm) Fungsi Pintu

30 0,9 3 0,5 Dapat dibuka

40 0,9 2,5 0 Dapat dibuka

50 0,9 2,4 0 Dapat dibuka

Tabel 4.14. menunjukkan pengaturan baru Sr1 membuat fungsi pintu samping tepat

pada posisi yang diharapkan sehingga pintu samping dapat dibuka.

Tabel 4.15. Kerja Putaran Washing 40 rpm

Level sensor (mbar)

Sr2 (Hz)

Putaran Tabung Terukur (rpm)

SSE (%)

30 9 41 2,5

40 9 40 0

50 9 39 2,5

Rata-rata penyimpangan 1,67

Tabel 4.15. menunjukkan penyimpangan kecepatan putaran washing sebesar 1,67%

Tabel 4.16. Kerja Putaran Pre Spinning 150 rpm

Level sensor (mbar)

Sr3 (Hz)


SSE (%)

30 31 150 0

40 31 150 0

50 31 149 0,67



58

Tabel 4.16. menunjukkan penyimpangan kecepatan putaran pre spinning sebesar

0,22%

Tabel 4.17. Kerja Putaran Spinning 250 rpm

Level sensor (mbar)

Sr4 (Hz)


SSE (%)

30 51 250 0

40 51 250 0

50 51 249 0,13


Tabel 4.17. menunjukkan penyimpangan kecepatan putaran spinning sebesar 0,04%

Pengujian sistem automatis dilakukan dengan memasukkan program PLC dan HMI

sehingga membentuk sebuah sistem yang utuh dengan Hasil pengujian sistem pada table

4.18.

Tabel 4.18. Hasil Pengamatan Sistem

No Proses

Water

in

valve

Water

out

valve

Water

level

Kimia

1

Kimia

2

Kimia

3

Putaran

(rpm)

Arah

Putaran

Hasil

Pengamatan

1

Pre wash 1

ON OFF 1 OFF OFF OFF 40 CW/CCW Berjalan

Drain OFF ON OFF OFF OFF OFF 40 CW Berjalan

150 CW Berjalan

2

Pre wash 2

ON OFF 1 ON OFF OFF 40 CW/CCW Berjalan


150 CW Berjalan

3

Main wash 1

ON OFF optional OFF ON OFF 40 CW/CCW Berjalan


150 CW Berjalan

4

Main wash 2

ON OFF optional OFF ON OFF 40 CW/CCW Berjalan


150 CW Berjalan

5

Rinse 1 ON OFF optional OFF OFF OFF 40 CW/CCW Berjalan


150 CW Berjalan

6

Rinse 2 ON OFF optional OFF OFF OFF 40 CW/CCW Berjalan


150 CW Berjalan


59

Tabel 4.18. (Lanjutan) Hasil Pengamatan sistem

No Proses

Water

in

valve

Water

out

valve

Water

level

Kimia

1

Kimia

2

Kimia

3

Putaran

(rpm)

Arah

Putaran

Hasil

Pengamatan

7

Final rinse

ON OFF 1 OFF OFF ON 40 CW/CCW Berjalan


150 CW Berjalan

8 Extract OFF ON OFF OFF OFF OFF

40 CW Berjalan

150 CW Berjalan

250 CW Berjalan

Berdasar tabel 4.18. memberikan informasi tentang keberhasilan sinkronisasi

pemrograman PLC dengan hardware berupa sensor dan aktuator mesin cuci, sehingga

menguatkan kesimpulan bahwa modifikasi mesin cuci berupa penambahan pintu samping,

penggantian kontrol PLC dan HMI 100% berhasil.


60

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari tugas akhir yang dibuat dan saran untuk

penyempurnaan produk dan penelitian lebih lanjut

5.1. Kesimpulan

Berdasar data yang diambil kesimpulan yang dapat diambil adalah:

1. Modifikasi fisik, penambahan pintu samping dan penggantian control mekanis

dengan kontrol elektronis yaitu PLC dan HMI berhasil 100% terbukti dengan proses

penggunaan mesin cuci secara manual ataupun automatis dapat dilakukan.

2. Input – output PLC sesuai dengan tegangan yang diijinkan.

3. Penalaan frekuensi inverter yang diijinkan agar pintu samping dalam tabung dapat

dibuka secara sempurna adalah antara 0,5 Hz sampai dengan 1,2 Hz.

4. Penggunaan sensor tekanan dapat digunakan 100% terbukti secara percobaan.

5. Penyimpangan yang terjadi antara suhu yang diinginkan dengan suhu terukur adalah

6,78 %.

6. Kemampuan dispenser untuk memompa cairan sebanyak 4,6 ml/detik.

7. Penyimpangan putaran rendah 1.67%, penyimpangan putaran sedang 0.22% dan

penyimpangan putaran tinggi 0.04%.

8. sinkronisasi pemrograman PLC dengan hardware berupa sensor dan aktuator mesin

cuci berhasil 100% terbukti dengan berjalannya program yang diisikan dalam PLC.

5.2. Saran

Saran dari penulis:

1. Berdasar pada range maksimal sensor yang terlalu tinggi maka sensor water level

diganti dengan sensor serupa yang mempunyai range lebih kecil yaitu 2,5 – 50 mbar

yaitu sensor level Dungs Seri LGW 50 A4/2 dengan merubah dudukan sensor sejajar

dengan dasar tabung.

2. Penambahan fungsi intelegensi seperti fuzzy logic dapat dilakukan dengan

menambahkan sensor dan logika untuk menganalisa jenis pakaian dan berat pakaian


61

yang masuk selanjutnya menentukan waktu kerja, volume air, volume chemical dan

jumlah heater yang bekerja


62

DAFTAR PUSTAKA

[1] Ferry Nando, Ageng Sadnowo R., S.T., M.T, Yulliarto Raharjo, S.T., M.T., 2012

DESIGN MODEL OF AUTOMATION WASHER FOR TWO TUBES APERTURE

(TWIN TUBE TOP LOADER) MICROCONTROLLER BASED ATMEGA32,

Volume 6, no 2, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.

[2] Stalmans, M. & Guhl, W. (2003). An Introduction to the Historical Developments

of Laundry. Household and Personal Care Today, hal.17-22

[3] Wawancara Direktur PT Aqualis Fabricare, Bapak Teddy Tjoegito

[4] Mitsubishi Electric Corporation, FX3U Series Programmable Controllers User’s

Manual, Himeji, Japan.

[5] OMRON, Programable Terminal NB Series, OMRON Corporation, Tokyo, Japan

[6] Sumanto, 2002, Elektronik Industri, Frank D. Petruzella, ANDI Yogyakarta.

[7] Chris Woodford, September 2003, Heating Elements,

http://www.explainthatstuff.com//heating-elements.html diakses 23 Mei 2015

[8] Karl Dungs GmbH & Co. KG, Differential pressure switches for air, flue and

exhaust gases. Pressure switch for gas. LGW A4, Germany.

[9] Rockwell Automation, 1996, Application Basic of Operation of Three-Phases

Induction Motors, Sprecher +Schuh AG Rockwell Automation, Aarau.

[10] Rashid, MH 1998. Power Electronics: Circuit, Devices, and Applications, New

Jersey: Prentice-Hall International, Inc.

[11] Ir. Djoko Achyanto M.Sc.EE. Edisi keempat 1992, Mesin-Mesin Listrik, A.E.

Fitzgerald, Charles Kingley, Jr., Stephen D. Umans, Erlangga, jakarta

[12] One Shot (OS-100 L/S) Instruction Manual, Knight LLC, 20531 Crescent Bay

Drive, Lake Forest, USA.

[13] Wikipedia, the free encyclopedia , BUZZER, http://en.wikipedia.org/wiki/Buzzer

diakses 11 April 2015.

[14] Ismansyah, 2009, Perancangan Instalasi Listrik Pada Rumah Dengan Daya Listrik

Besar, Skripsi, Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok.


http://www.explainthatstuff.com/heating-elements.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Buzzer

63

LAMPIRAN


Lampiran 4a

HDI 210915

-

-Sub Title

Remarks

chk

val

rev

Title

ATMI-Solodwg no page

name/date

name/date

ELECTRIC DIAGRAM

dwnname/date Washing Machine PRIMUS 20kg

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

| | | | | | | | | | |P

ON

ML

KJ

HG

FE

DC

BA

||

||

||

||

||

||

||

1 OF 6

R1 S1 T1 E

CC2 F R

Main Switch

CC

2

Y5Y4

R0 S0 T0 E

MCB1

R S T

N

380VAC 3 PHASE

R1 S1 T1 N

MB

CR1

BRK1

BRK2

3 Phase Motor Induction

220/380VAC 50Hz

13,87/8,03A

Power : 3,7 KW

HP : 5

Pole : 4

Rpm : 1440 Rpm

IP : 55

- +MCB 5

SSR

3 Phase

R1

S1

T1

R20

S20

T20


R20

S20

T20



R

S

T

U

V

W

MCB 5

SSR

3 Phase

R1

S1

T1

R20

S20

T20


R20

S20

T20



R

S

T

U

V

W

CR2

+-OUT -

OUT +

OUT1

Thermocontrol

MCB 2

Inverter

TOSHIBA

VF-S15

L1

L2

L3

U

V

W

S1 S2 S3

MC1 OL

R1

S1

T1

U

V

W

R10

S10

T10

R11

S11

T11

Y10 Y11 Y12

R100

N100

MCB 4

MCB 3

MCB 4

MCB 3

+ -

+ -

Diagram Pengawatan Tegangan 3 Fasa


Lampiran 4b

HDI 210915

-

-

R S T N

R1 S1 T1 N

380VAC 3 PHASE

PLC FX3G-40MMitsubishi

MCB6 4A Power On/Off

BO

CR0

PL1

Power On

PL2

PL Error

MC 2

Master On

R1 R2 R3

N

NR3

R5

Sub Title

Remarks

chk

val

rev

Title


name/date

name/date

ELECTRIC DIAGRAM

dwnname/date

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

| | | | | | | | | | |P

ON

ML

KJ

HG

FE

DC

BA

||

||

||

||

||

||

||

1 OF 6

Thermocontrol

Chemical

Dispenser 2

Chemical

Dispenser 1CR7

CR8

Valve Water

1CR4

Valve Water

2CR5

Valve Water

3CR3

Solenoid

DoorCR10

Valve DrainCR6

Solenoid

DoorCR11

DCPS

Input 220VAC

Output 24VDC

0VDC 24VDC

HMI Omron

NB5Q-TW00B

24VDC

0VDC

R100

N100

R100

R100

N100

N100

Washing Machine PRIMUS 20kg

R4

EMG

R100

N100

R100

N100

R100

N100

R100

N100

R100

N100

R100

N100

Power Supplay Wiring Diagram


Lampiran 4c

HDI 210915

-

-Sub Title

Remarks

chk

val

rev

Title


name/date

name/date

ELECTRIC DIAGRAM


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

| | | | | | | | | | |P

ON

ML

KJ

HG

FE

DC

BA

||

||

||

||

||

||

||

1 OF 6

Proximity Sensor 1

Input X0-X17

S/S Box Operation

X0 Emergency Stop

X1 Overload Alarm

-

-

X4

-

X5

LS Front Door Close

X6

LS Front Door Lock

X7

Reach Temperature

X10

-

X11

LS Side Door Close

X12

X13

X14

Medium Water Level

X15

High Water Level

X16

24V

X17

0V

-

24V0V

EMG

OL

M Wlev

LS1

LS2

Zerro Pos

Low Water LevelL Wlev

H Wlev

-

X2

X3

Proximity Sensor 2

Thc

Diagram Pengawatan Input PLC


Lampiran 4d

HDI 210915

-

-Sub Title

Remarks

chk

val

rev

Title


name/date

name/date

ELECTRIC DIAGRAM


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

| | | | | | | | | | |P

ON

ML

KJ

HG

FE

DC

BA

||

||

||

||

||

||

||

1 OF 6

Input X20-X27

S/S Box Operation

X20 -

X21 -

X22

X23

X24

X25

X26

X27

24V0V

24V0V

-

-

-

-

-

-

Diagram Pengawatan Input PLC


Lampiran 4e

HDI 210915

-

-Sub Title

Remarks

chk

val

rev

Title


name/date

name/date

ELECTRIC DIAGRAM


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

| | | | | | | | | | |P

ON

ML

KJ

HG

FE

DC

BA

||

||

||

||

||

||

||

1 OF 6

Ouput Y0-Y13

Com 0

Y0Lampu Run Indicator

Com 1

Y1

Com 2

Break Y2

Lampu Error Indicator

Y3

Com 3

Y4

-

Y5

Y6

Y7

Com 4

Y10

Y11

Y12

Y13-

R100 N100

Speed 3

Speed 2

Speed 1

-

-

Motor CCW

Motor CW

CC

Inverter

R

Inverter

S1

Inverter

S2

Inverter

S3

Inverter

CR2

F

Inverter

Diagram Pengawatan Output PLC


Lampiran 4f

HDI 210915

-

-Sub Title

Remarks

chk

val

rev

Title


name/date

name/date

ELECTRIC DIAGRAM


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

| | | | | | | | | | |P

ON

ML

KJ

HG

FE

DC

BA

||

||

||

||

||

||

||

1 OF 6

Output Y14-Y27

Com 5

Y14Buzzer

Y15Heater

Y16

Y17

Com 6

Y20

Y21

Y22

Y23

Y24

Y25

Y26

Y27

Input Water 1

Drain

Lock Door

R100 N100

Open Door

-

Chemical 1

Chemical 2

Input Water 2

Motor Run

Input Water 3CR3

MC1

CR1

Buzzer

CR4

CR5

CR6

CR7

CR8

CR9

CR10

CR11

Diagram Pengawatan Output PLC


Lampiran 4g

Data Perbandingan Waktu dan Volume Air Pompa

Detik Volume

(ml)

1 1940

2 1940

3 1920

4 1920

5 1920

6 1900

7 1900

8 1900

9 1880

10 1880

11 1880

12 1880

13 1880

14 1860

15 1860

16 1860

17 1860

18 1860

19 1840

20 1840

21 1840

22 1840

23 1840

24 1820

25 1820

26 1820

27 1820

28 1800

29 1800

30 1800

31 1800

32 1780


TUGAS AKHIR - USD Repository · Alarm Buzzer …………………………………………………… ... Rangkaian Daya Kontrol, Sensor dan Aktuator… ... Power Supplay Wiring

Text of TUGAS AKHIR - USD Repository · Alarm Buzzer...

ANALISIS SISTEM SUPPLAY AIR BERSIH UNTUK …pasca.unhas.ac.id/jurnal/files/489b76e4c691cfc82f37f24341bbb796.pdf · 1 analisis sistem supplay air bersih untuk kebutuhan transportasi

CMA Armatur A/S · • Længde af C-system / aktuator kabel (rød) = 1,50 m. Aktuator / blandeventil temperatur måler E (Grøn) = 0,4 m • Stik: Aktuator/system RJ9 / RJ9, aktuator/blandeventil

Aktuator Brosur ING2010cnn

Value Chain&Vertical-Horizontal Integration&Supplay Chain

Valve sebagai aktuator

Pneumatski mišić kao aktuator

Tugas Sensor Dan Aktuator

Sensor & Aktuator

supplay maksimum rawat inap

Daftar Harga Power Supplay 2015

Bab II Aktuator

Ammunition Supplay Chap1

Supplay chain gaming Drag On Slide 2810

Aktuator, Valve

Materi Supplay and Deman

1.3.3 Aktuator

Supplay chain management ppt @ bec doms bagalkot

Pertemuan 6. Pengendalian Aktuator

1Dokumentacija Za Linearni Aktuator

SUPPLAY CHAIN.docx

20 Sensor Dan Aktuator

TRACEABILITY DI RANTAI SUPPLAY 2011.ppt

Robotika Aktuator

Ventil tipa 3321 - samsongroup.com · aktuator tipa 3372, pneumatski aktuator tipa 3371, električni aktuator tipa 5824/5825 ili električni aktuator tipa 3374) osmišljen je za regulaciju

1. Solenoid Aktuator

sensor aktuator

Relay Dan Aktuator Piezoelektrik

Servo-hydraulischer Aktuator - SHA

MAKALAH JENIS-JENIS AKTUATOR

Aktuator final

Documents

TUGAS AKHIR - USD Repository · Alarm Buzzer …………………………………………………… ... Rangkaian Daya Kontrol, Sensor dan Aktuator… ... Power Supplay Wiring

Text of TUGAS AKHIR - USD Repository · Alarm Buzzer...