modifikasi control auto shrink packaging machine

MODIFIKASI CONTROL AUTO SHRINK PACKAGING MACHINE
MENGGUNAKAN SMART RELAY
Henryanto Napitupulu
Jurusan Elektro,Teknik Industri,Universitas Mercu Buana,Meruya, Jakarta 11620
[email protected]
ABSTRAK
Penelitian ini dilatar belakangi oleh peningkatan jumlah permintaan produksi yang semakin
meningkat dan secara otomatis juga akan meningkatkan biaya energy, disamping kedua hal tersebut
jumlah product reject (out speck) masih cukup tinggi jumlahnya. Melihat permasalahan tersebut sehingga
harus dilakukan inprovment (modifikasi) dengan mesin produksi, dalam hal ini adalah mesin Auto Shrink
Packaging Machine.
Dalam tugas akhir ini dirancang suatu sistem otomatisasi operasional auto shrink packaging
machine dengan menggunakan smart relay dengan tujuan untuk meningkatkan kapasitas produksi dan
merubah sitim mekanik pada mesin agar mampu memenuhi permintaan pasar yang semakin meningkat
dan mereduce biaya operasional (energy)
Dengan memodifikasi kontrol electric yang sebelumya menggunakan PLC dan sistem mekanik pada
mesin ini diharapkan akan menambah kapasitas produksi sampai 33,33% dan mampu mengurangi biaya
operasional sampai 35%. Disamping harga yang lebih ekonomis dibanding PLC alat ini juga lebih mudah
dan sederhana dalam memrogramnya. Sehingga akan memudah user dalam merubah kontrol yang ingin
digunakan.
Keywords; Smart relay,PLC,Program leader,Sensor,Simulasi
PENDAHULAN
Kasus ini diangkat dari proyek yang dikerjakan pada mesin packing (auto shrink packaging
machine) dimana kapasitas yang sudah tidak memcukupi dan biaya operasional dan preventive yang
besar.
Hal ini disebabkan oleh 3 faktor:
1.Sistem kontrol yang di program dalam PLC mesin terlalu banyak,PLC di protect menggunakan
Password
2. Akurasi pada sistem mechanic mesin kurang presisi.
3.Sistem mechanic (Air cylinder) terlalu banyak dimana hal ini mengakibatkan biaya perawatan yang
besar.
Batasan masalah yaitu:
a. Mendisain ulang program untuk control mesin dari system PLC ke system Smart Relay. ( Tidak
membahas tentang PLC ).
b. Mengurangi Loss time dari mekanikal dan meningkatkan akurasi mesin tersebut
c. Mereduce energy dan biaya perawatan.
Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah :
a. Merancang / memodifikasi, control electric menggunakan smart relay dan mechanic pada mesin.
b. Meningkatkan produktifitas mesin.
c. Saving energy.
1
TEORI DASAR
I. Zelio Logic Smart Relay
Smart relay adalah suatu alat yang dapat diprogram oleh suatu bahasa tertentu yang biasa
digunakan pada proses automation.
Terdapat 2 tipe smart relay yaitu tipe compact dan tipe modular. Perbedaannya adalah pada tipe modular
dapat ditambahkan extension module sehingga dapat ditambahkan input dan output. [1]
Cara kerja smart relay pertama adalah:
1. Memeriksa kondisi input, Smart relay akan memeriksa setiap input yang ada. Kemudian semuanya
akan diinputkan ke dalam memori.
2. Mengeksekusi porogram pada suatu instruksi, sehingga kerja smart relay adalah berdasarkan program.
Setiap kondisi ditentukan oleh programnya.
3. Mengatur status pada perangkat keluaran.
Untuk komunikasi dengan Smart Relay Zelio Logic menggunakan software Zelio Soft 2, PLC
harus terhubung dengan komputer menggunakan kabel SR2CBL01 untuk menghubungkan modul ke PC
melalui serial port atau SR2USB01 untuk menghubungkan modul ke PC melalui USB port.
II. Input Zelio Soft Smart Relay
1. Sensor Fiber Optic
Pada prinsipnya fiber optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat di dalamnya.
Sebuah kabel fiber optics terbuat dari serat kaca murni, sehingga meski panjangnya berkilo-kilo meter,
cahaya masih dapat dipancarkan dari ujung ke ujung lainnya.Sehingga kecepatan transmisi dengan
mengunakan sensor fiber optic sangat cocok untuk mendeteksi objek yang bergerak cepat dan akurat.
2. Sensor Magnet
Cara Kerja Magnet Sensor ini akan bekerja ketika jenis konduktor berada/mempengaruhi keberadaan
medan magnet sehingga magent dapat tertarik atau tertolak sesuai pengaruh yang diberikan. [3]
3. Limit Swicth
Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar Push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat katupnya
ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak
ditekan.[4] Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak
4. Slector/Phus Botton
Slector/Phus botton adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan dan menghubungkan
aliran listrik. Jadi saklar pada dasarnya adalah suatu alat yang dapat atau berfungsi menghubungkan atau
pemutus aliran listrik (arus listrik) baik itu pada jaringan arus listrik kuat maupun pada jaringan arus
listrik lemah
III. Output Zelio Soft Smart Relay
1. Selenoid Valve
Solenoid valve pneumatic adalah katup yang digerakan oleh energi listrik, mempunyai kumparan sebagai
penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan plunger yang dapat digerakan oleh arus AC maupun
DC
2. Inverter
Prinsip kerja inverter adalah mengubah input motor (listrik AC) menjadi DC dan kemudian dijadikan AC
lagi dengan frekuensi yang dikehendaki sehingga motor dapat dikontrol sesuai dengan kecepatan yang
diinginkan.
Fungsi Inverter adalah untuk merubah kecepatan motor AC dengan
2
IV. Source
1.MCB 220VAc
Power listrik AC 220V ini adalah sebagai sumber utama untuk penngerak system ini, dan power ini kita
peroleh dari PLN.
Yang perlu di perhatikan dalam penggunaan power tersebut adalah system proteksinya, dalam instalasi
energy listrik tersebut akan di protek menggunakan MCB (Mini Circuit Breaker) dimana fungsinya
adalah sebagai
ubung singkat (Short Circuit)
Over load)
2.Tranformator 24Vdc
Transformator atau disingkat dengan Trafo yang digunakan untuk DC Power supply adalah Transformer
jenis Step-down yang berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik sesuai dengan kebutuhan komponen
Elektronika yang terdapat pada rangkaian adaptor (DC Power Supply).
V. Perhitungan Cost
1. Kapasitas mesin
Untuk menghitung kapasitas mesin adalah menghitung langkag kerja mesin dalam meghasilkan 1
kesatuan product. Di kali dengan jam operasional mesin.
𝐂𝐨𝐬𝐭 𝐤𝐚𝐩𝐚𝐬𝐢𝐭𝐚𝐬 =𝐉𝐮𝐦𝐥𝐚𝐡 𝐬𝐪𝐮𝐧𝐳𝐞×𝐉𝐚𝐦 𝐎𝐩𝐞𝐫𝐚𝐬𝐢𝐨𝐧𝐚𝐥
2. Energy mesin
Untuk menghitung energy adalah dengan menghitung total daya yang di gunakan mesin tersebut di
tambah dengan total daya mesin yang terintergrasi dengan mesin tersebut dan di kali dengan harga energy
𝐂𝐨𝐬𝐭 𝐄𝐧𝐞𝐫𝐠𝐲 =𝐓𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐝𝐚𝐲𝐚 ×𝐇𝐚𝐫𝐠𝐚 𝐄𝐧𝐞𝐫𝐠𝐲
3. Preventive mesin
Untuk menhitung biaya preventive adalah menentukan part yang akan di preventive dan menghitung
harga pembelian part lalu di kali 1 % dari harga untuk biaya perawata part tersebut. 𝐂𝐨𝐬𝐭
𝐩𝐫𝐞𝐯𝐞𝐧𝐭𝐢𝐯𝐞=𝐓𝐨𝐭𝐚𝐥 𝐡𝐚𝐫𝐠𝐚 𝐩𝐚𝐫𝐭×𝟏%
METODE PENELITIAN & PERANCANGAN
Metode yang digunakan pada penulisan ini adalah metode pengamatan atau analysa, wawancara
dan training dengan pihak PT, Snider Electrick,kumpulan jurnal,tesis atau tugas akhir dan terakhir adalah
hasil dari simulasi trial and eror.
Dalam tahap perancangan ada 3 tahap yaitu:
1. Perencanaan
2. Pembuatan dan
3. Pengujian
3
1. PerancanganRancangan System Electrical
Berikut rancangan bangun untuk sistem baru dalam bentuk diagram blok:
Phush Botton ON/OFF(I1)
Sensor Fiber Optic (I2)
Sensor Pusher 1 (I3)
Sensor Pusher 2 (I2)
Sensor Sealer (I4)
Sensor Pusher 2 (I2)
Sensor Sealer (I4)
SMART RELAY ZELIO LOGIK
SR3 B 261 BD
Phush Botton ON/OFF(I1)
Sensor Fiber Optic (I2)
Sensor Pusher 1 (I3)
Gambar 3.2 Diagram Blok Rangkaian Instalasi
2. Rancangan Program
Step
1
Input
Start (I2) (S.Pusher 1 &
S.Sealer ON)
2
Sensor IN (I2)
3
Sensor Pusher 2 ON (I3)
Progres
Output
System running
Counter botol yang
masuk (6 pulse)
Pusher OFF
Transfer botol
Mendorong botol ke area
sealer
Menjepit botol yang akan di
seal
Kembali
ke
posisi
awal
(mundur)
Coment
Sealer ON
Sealer turun mengeseal Plastik
6
Sensor Pusher 1 ON
Timer
Sealer OFF
Kembali naik ke posisi awal
7
8
Pusher ON
Clamp ON
Coment
4
5
Conveyor ON
Note
Back to step 2
Sensor sealer ON
3. Rancangan Pada Sistem Mekanik
Rancangan pada sistim mekanik mesin ini yang akan dirubah adalah sebagai berikut:
- Aircylinder stopper di hilangkan dengan harapan mengurangi sqenze mesin, dan untuk stopper
digantikan oleh system control electric.
- Aircylinder guider dihilangkan diganti dengan sistem mekanis dimana guider akan di gerakkan oleh
pegas yang di pengaruhi oleh langkah pusher.
- Mengganti Aircilynder Pusher mengunakan type air cylinder yang dilengkapi shaft guider dan
mengurangi panjang stroke dari 50cm menjadi 20cm.
- Mengganti (memperpendek) aircylinder stroke sealer dari panjang 35cm menjadi 20cm.
II. Pembutan.
Langkah bangun program control sebagai berikut:
1. Instal software SMART RELAY ZELIO LOGIC Soft 2
2. Pemilihan type Smart relay yang akam digunakan
3. Penamaan input dan output (Coding)
4. Bangun Program
5. Penamaan Physical Auxiliary dan Parameter dan Address ( timer & relay)
6. Simulasi dan Transfer
4
Langkah Pengoperasian
III. Pengujian dan Hasil
1. Pencapaian Kapasitas mesin
Parameter untuk menghitung kapasitas mesin adalah kapasitas system mesin baru dikurang
dengan kapasitas mesin lama, dibagi kapasitas system baru di kali 100%.
Cap.SystemBaru  CapSystemLama
X.100%
Cap.SystemBaru
Seperti sudah di jelaskan pada bab 1 bahwa kapasitas mesin dengan sistim lama adalah 10
stroke/menit,dengan jam kerja 21jam/hari dan kapasitas dalam 1box adalah 12 shrink pack.
Maka output mesin/hari :


10x60 x2112600shrin k/hari 1050box/ha ri




Dibandingkan dengan kapasitas system mesin baru dengan kapasitas 15 stroke/menit maka output
mesin/hari adalah:
15x60 x2118900shrink/hari 1575box/ha ri





Dari hasil diatas maka didapat efisiensi kapasitas mesin sebesar
1575Box 1050Box x100%  33,33%
1575Box
2. Saving Energy
Daya total mesin ini adalah 10,05Kw
jika harga listrik/Kwh Golongan I.4 adalah Rp.1524,24/Kwh [11]
Maka harga listrik
Rp5280x504 Jam  Rp2.661.12 0,
5
3. Saving maintenance cost
List Part Prevetive System Mesin Lama
No
Part
Function
Price
Cost Preventive (1%)
1
Photo Sensor
Deteksi incoming botol
Rp
35,000.00
Rp
3,500.00
2
Photo Sensor
Deteksi Botol Ready
Rp
350,000.00
Rp
35,000.00
Rp
100,000.00
Rp
10,000.00
Deteksi Pososo Pusher
3
Sensor Magnet
Ready
Deteksi Posisi Pusher
4
Sensor Magnet
Progres
Rp
100,000.00
Rp
10,000.00
5
Sensor Magnet
DetekSI Sealer Ready
Rp
100,000.00
Rp
10,000.00
6
Aircylinder Stoper
Stoper incoming bottle
Rp
1,700,000.00
Rp
170,000.00
7
Aircylinder Guider
Sejajarkan Botol
Rp
1,500,000.00
Rp
150,000.00
8
Aircylinder Pusher
Mendorong Botol
Rp
3,800,000.00
Rp
380,000.00
9
Aircilynder Clamp
Menjepit botol
Rp
1,500,000.00
Rp
150,000.00
10
Aircylinder Sealer
Sealing Produk
Rp
4,200,000.00
Rp
420,000.00
Rp
13,385,000.00
Rp
1,338,500.00
Total
List Part Prevetive System Mesin Baru
No
Part
Function
Deteeksi
1
Fiber Optic Sensor
Price
incoming
botol
Deteksi
3
Sensor Magnet
Cost Preventip (1%)
Rp
400,000.00
Rp
40,000.00
Rp
100,000.00
Rp
10,000.00
Pososo
Pusher Ready
Deteksi Posisi Pusher
4
Sensor Magnet
Progres
Rp
100,000.00
Rp
10,000.00
5
Sensor Magnet
DetekSI Sealer Ready
Rp
100,000.00
Rp
10,000.00
8
Aircylinder Pusher
Mendorong Botol
Rp
2,200,000.00
Rp
220,000.00
9
Aircilynder Clamp
Menjepit botol
Rp
1,500,000.00
Rp
150,000.00
10
Aircylinder Sealer
Sealing Produk
Rp
4,200,000.00
Rp
420,000.00
Rp
8,600,000.00
Rp
860,000.00
Total
6
Dari perbandingan data untuk cost preventive maka di dapat
saving preventive maintenance cost adalah:
Biaya preventive pada sistem lama – Biaya preventive pada sistem baru
Rp.1.338.500 - Rp 860,000 = Rp 478,500 /bulan (35%)
Investasi Versus Saving Cost
Tabel list investasi
No
Part
Qty
Price
1
Smart Relay Zelio Soft2 SR3 B 261 BD
1
Rp 1,700,000.00
2
Fiber optic sensor
1
Rp
2
Air Clyinder Pusher RAL 20X200 Airtac
1
Rp 2,200,000.00
Total
400,000.00
Rp 4,300,000.00
Dari data investasi dan saving yang telah di dapat maka kita bisa menentukan ROI (Return On
Investment)
Rp4300000
ROI  Investasi 
 1,36Bln
Rp2661120  478500
Saving
KESIMPULAN
Kesimpulan yang bisa didapat dari project modifikasi mesin auto shrink packging machine ini
sebagai berikut:
Smart relay zelio logic mampu dan handal untuk menggantikan sistem pada mesin yang sebelumnya
menggunakan PLC yang diproteksi.
Akurasi dan kecepatan system control menggunakan smart relay mampu meningkatkan kapasitas dan
kecepatan mesin.
Sistem control menggunakan Smart Relay mampu meningkatkan kapasitas mesin dari sebelumnya
yang menggunakan system control PLC sebesar 33.33%
Saving energy dan preventive cost dari sistem menggunakan smart relay mencapai 35%
DAFTAR PUSTAKA
1. Schneider Electric. The Electrical Installation Guide. 2015.
2. Asmarani, Oktavia. Fiber Optic. Institut Sebelas Agustus, Jakarta. 2008.
3. Bilion, Samuel & Buyung. Instrument Sensor Magnet, Surabaya. 2010.
4. Rahanda Abdillah Kurniawan, Mochammad Rochmad, & Eru Puspita. Swicth Control Manual.
Politeknik Elektonika Negeri Surabaya. 2011.
5. Hasanuddin Sirait. Prinsip Kerja Selenoid Valve Pneumatic. Universitas Sumatera Utara. 2012.
6. B.Saragih. Unjuk Perbaikan Inverter 3 Phasa. Universitas Sumatera Utara. 2012.
7. Budiman Yusuf, Rifki. Perakitan Power Supply. Bekasi. 2008
8. Marsudi. Training Smart Relay Zelio Logic. Jakarta. 2013.
9. Handy, Wicaksono. Panduan Praktis Belajar PLC (Programble Logic Control). Yogyakarta. Graha
Ilmu. 2009.
7
10.Yunanto, Anang,Catalog Product Schenider Electric. Jakarta. Elex Media Komputindo. 2012.
11. Said, Sudirman. Tarif Dasar Listrik (TDL). Jakarta. 2015.
12. Agustinus Sigit Dwisusila. Aplikasi Smart Relay Zelio Soft 2 Untuk Panel Pompa Bersih. Universitas
Mercubuana.
8