1967
Jurnal Indonesia Sosial Teknologi: p–ISSN: 2723 - 6609
e-ISSN : 2745-5254
Vol. 2, No. 11 November 2021
MONITORING DAN KENDALI KONVEYOR PENYORTIR BARANG
BERDASARKAN WARNA RGB BERBASIS SUPERVISORY CONTROL
AND DATA ACQUISITION
Idries Syach1, Yumna Salma Azzahra2, Sandra Rayhan Seftia3.
Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung, Indonesia1,2,3
Abstrak
Robot penyortir barang berdasarkan warna RGB adalah sebuah implementasi
monitoring dan kendali konveyor yang terdiri dari sebuah konveyor, lengan penyortir
serta sensor pendeteksi warna objek yang dilengkapi oleh pengontrolan berbasis
SCADA (Supervisory Control And Data Acquistion). Pusat pengontrolan dalam
perancangan ini diolah oleh mikrokontroler Arduino Mega Pro 2560 dan Sensor
TCS3200 untuk mengubah warna menjadi frekuensi sebagai input. Sensor tersebut
akan mendeteksi warna objek yang akan menjadi input Arduino Mega Pro 2560
kemudian memerintahkan motor servo untuk memilah warna yang telah terdeteksi.
Kemudian untuk menggerakkan konveyor dibutuhkan driver motor L298N yang
dihubungkan dengan Arduino dan mendapatkan input PWM agar dapat diatur
kecepatannya. Untuk dilakukan proses pemantauan serta pengendalian jarak jauh
dapat menggunakan HMI yang berbasis SCADA sehingga keberjalanan plant dapat
dipantau. Terdapat berbagai fitur yang diaplikasikan pada HMI seperti sistem
keamanan, pengaturan hak pengguna, penyimpanan data ke database serta alarm dan
maintenance. Ketika sistem ini mengalami kerusakan, indicator alarm pada tampilan
pada layer HMI akan menyala merah berkedip serta terdapat bunyi alarm peringatan
untuk memberitahu pengguna agar plant dapat segera diperbaiki. Sehingga proses
penyortiran berbasis SCADA ini dapat bekerja dengan baik.
Kata kunci: RGB; SCADA; Arduino Mega Pro 2560; HMI; TCS3200.
Abstract
The goods sorter robot based on RGB color is a conveyor monitoring and control
implementation consisting of a conveyor, sorting arm and object color detection
sensor equipped with SCADA (Supervisory Control And Data Acquistion) based
control. The control center in this design is processed by the Arduino Mega Pro 2560
microcontroller and the TCS3200 sensor to change color into frequency as input.
The sensor will detect the color of the object that will be input to the Arduino Mega
Pro 2560 and then instruct the servo motor to sort out the detected colors. Then to
drive the conveyor, an L298N motor driver is needed which is connected to Arduino
and gets PWM input so that the speed can be adjusted. To carry out the monitoring
and remote control process, you can use a SCADA-based HMI so that the operation
of the plant can be monitored. There are various features that are applied to HMI
such as security systems, user rights settings, data storage to databases as well as
Idries Syach, Yumna Salma Azzahra, dan Sandra Rayhan Seftia
1968 Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021
alarms and maintenance. When this system is damaged, the alarm indicator on the
display on the HMI layer will flash red flashing and there will be a warning alarm
sound to notify the user so that the plant can be repaired immediately. So that this
SCADA-based sorting process can work well.
Keyword: RGB; SCADA; Arduino Mega Pro 2560; HMI; TCS3200.
Pendahuluan
Seiring dengan perkembangannya teknologi industri, sudah banyak yang
mengaplikasikan sebuah sistem otomatisasi menggunakan mesin robot untuk
meminimalisir penggunaan tenaga kerja manusia. Hal ini dikarenakan terdapat banyak
keuntungan diantaranya hanya membutuhkan waktu yang relatif singkat, akan
mendapatkan hasil yang akurat karena sudah tidak lagi menggunakan tenaga kerja
manusia yang memungkinkan terdapat human error, dan perusahaan tidak perlu
mengeluarkan terlalu banyak untuk membayar gaji pegawai yang bekerja pada industri
tersebut (Larasati, 2018).
Banyak proses pada industri yang dapat menggunakan sistem otomatisasi ini, salah
satunya adalah pada proses penyortir barang berdasarkan warna RGB menggunakan
mikrokontroler Arduino mega 2560 yang memiliki tujuan untuk memisahkan barang
berdasarkan warna merah, hijau, dan biru (Steveen, 2018). Proses ini menggunakan
konveyor untuk memindahkan barangnya serta motor servo sebagai lengan untuk
menyortir ke tempat yang sudah disediakan. Dengan demikian proses penyortiran pun
akan berlangsung secara efektif, efisien, dan akurat (Rasyid, 2018).
Agar proses yang dilakukan oleh robot tersebut berjalan dengan optimal, maka
diperlukan dengan adanya monitoring serta pengendalian yang dapat diakses lewat HMI
(Human Machine Interface) oleh manusia (Setianto, 2018). Dan dalam perancangan ini
menggunakan HMI SCADA. Sistem ini mencakup transfer data antara pusat SCADA
komputer host dan sejumlah Unit Terminal Jarak Jauh (RTU) dan/atau dapat Diprogram
Logic Controllers (PLCs), dan host pusat dan terminal operator (Rif’an, 2012). Sistem
SCADA mengumpulkan informasi (seperti di mana kebocoran pada pipa telah terjadi),
transfer informasi kembali ke situs pusat, lalu memberi tahu stasiun asal bahwa ada
kebocoran terjadi, melakukan analisis dan pengendalian yang diperlukan, seperti
menentukan apakah kebocoran itu kritis, dan menampilkan informasi secara logis dan
terorganisir. Sistem ini dapat relatif sederhana, seperti yang memantau kondisi
lingkungan kecil gedung perkantoran, atau yang sangat kompleks, seperti sistem yang
memantau semua aktivitas di pembangkit listrik tenaga nuklir atau aktivitas sistem air
kota (Adams, 2004).
Pada penelitian oleh (Fikri, Susana, & Nataliana, 2014), perancangan sistem
pengepakan dan penyortir barang menggunakan PLC sebagai pusat pengendali. Dan
dalam penelitian ini, menggunakan komponen pusat pengendali Arduino Mega Pro 2560
karena memiliki kemudahan dalam melakukan perancangan dan pemrograman.
Kemudian dalam pendeteksian objek yang akan disortir, pada penelitian (Pangestu,
Ramdhani, & Nugraha, 2016), menggunakan metode image processing yang dapat
Monitoring dan Kendali Konveyor Penyortir Barang Berdasarkan Warna Rgb Berbasis
Supervisory Control and Data Acquisition
Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021 1969
mengekstrak gambar objek dengan menggunakan kamera sehingga objek tersebut dapat
dikenali oleh komputer dengan tingkat keberhasilan sebesar 76%. Sedangkan untuk
penelitian ini menggunakan komponen yang cukup sederhana yakni sensor warna
TCS3200 yang akan mendeteksi objek (Sari, Handayani, Siregar, & Isnu, 2018). Memang
sama hal nya dari penelitian tersebut dengan penelitian penulis bawah pendeteksian
berdasarkan warn aini sangat dipengaruhi oleh kondisi cahaya sekitar, maka dari itu
sangat diperlukan proses kalibrasi.
Metode Penelitian
A. Diagram Blok Sistem
Gambar 1 Diagram blok sistem
Gambar 1 diatas menunjukkan diagram blok sistem yang menggambarkan
hubungan antar bagian pada alat ini. Hasil pendeteksian objek oleh sensor warna
TCS3200 akan menjadi input Arduino Mega Pro 2560 kemudian memerintahkan
motor servo untuk memilah warna yang telah terdeteksi sebelumnya. Kemudian
untuk menggerakkan konveyor dengan motor DC 12V dibutuhkan driver motor
L298N yang disambung dengan Arduino dan mendapatkan input PWM agar dapat
diatur kecepatannya (Husni, N. L., Rasyad, S., Hasan, Y., & Al Rasyid, 2019).
Terdapat sub blok HMI SCADA yang berfungsi sebagai monitoring dan
pengendali keseluruhan sistem, sehingga memiliki dua arah panah yang
berlawanan.
B. Bagian Utama Sistem
a) HMI SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)
HMI (Human Machine Interface) adalah suatu sistem yang menghubungkan antara
mesin dengan pengguna sehingga pengguna dapat melakukan pengawasan maupun
pengendalian mesin melewati HMI.
SCADA adalah singkatan dari Supervisory Control and Data Acquisition. Sistem
SCADA digunakan untuk memantau dan mengendalikan pabrik atau peralatan di industri.
Dalam sistem SCADA ini memiliki bagian-bagian yakni sebagai berikut :
Idries Syach, Yumna Salma Azzahra, dan Sandra Rayhan Seftia
1970 Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021
1. Satu atau lebih perangkat antarmuka data lapangan, biasanya RTU, atau PLC, yang
menghubungkan ke perangkat penginderaan lapangan dan switchbox kontrol lokal
dan aktuator katup.
2. Sistem komunikasi yang digunakan untuk mentransfer data antar perangkat
antarmuka data lapangan dan unit kontrol dan komputer di host pusat SCADA.
Sistemnya bisa radio, telepon, kabel, satelit, dll., atau kombinasi dari semuanya.
3. Server atau server komputer host pusat (kadang-kadang disebut SCADA Center,
master stasiun, atau Master Terminal Unit (MTU)
4. Kumpulan perangkat lunak standar dan/atau kustom [terkadang disebut Mesin
Manusia Perangkat lunak Interface (HMI) atau perangkat lunak Man Machine
Interface (MMI)] sistem yang digunakan untuk menyediakan host pusat SCADA
dan aplikasi terminal operator, mendukung sistem komunikasi, dan memantau dan
mengontrol antarmuka data lapangan yang terletak dari jarak jauh perangkat.
b) Arduino Mega Pro 2560
Gambar 2 Board Arduino Mega Pro 2560
Papan Mega Pro Embed CH340G / ATmega2560 didasarkan pada
mikrokontroler ATmega2560 dan adaptor USB-UART CH340, sehingga
memungkinkan untuk menghubungkan mikrokontroler ke komputer melalui
adaptor USB-UART CH340 Memiliki resonator kuarsa berkualitas tinggi 16
MHz. Arus keluaran maksimum pada 5V adalah sekitar 800mA, sedangkan
pada 3.3V sekitar 800mA. Papan dapat diberi daya langsung melalui konektor
Micro USB, atau melalui kontak. Arduino Mega Pro 2560 ini didukung oleh
software Arduino IDE untuk melakukan pemrograman, debugging, kompilasi
program, dan proses download pada Arduino.
c) Sensor TCS3200
Monitoring dan Kendali Konveyor Penyortir Barang Berdasarkan Warna Rgb Berbasis
Supervisory Control and Data Acquisition
Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021 1971
Gambar 3 Sensor TCS3200
TCS3200 merupakan konverter yang diprogram untuk mengubah warna
menjadi frekuensi yang tersusun atas konfigurasi silicon photodiode dan
konverter arus ke frekuensi dalam IC CMOS monolithic yang tunggal.
Keluaran dari sensor ini adalah gelombang kotak (duty cycle 50%) frekuensi
yang berbanding lurus dengan intensitas cahaya (irradiance). Di dalam
TCS3200, konverter mengubah warna ke ke frekuensi dengan cara membaca
sebuah array 8x8 photodioda, dimana, 16 photodioda mempunyai penyaring
warna biru, 16 photodioda mempunyai penyaring warna merah, 16 photodioda
mempunyai penyaring warna hijau dan 16 photodioda untuk warna terang
tanpa penyaring.
C. Perancangan Mekanik
Gambar 4 Desain mekanik tampak depan
Idries Syach, Yumna Salma Azzahra, dan Sandra Rayhan Seftia
1972 Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021
Gambar 5 Desain mekanik tampak samping
Dalam melakukan perancangan mekanik seperti pada gambar diatas,
menggunakan bahan dasar kayu dan triplek sebagai bagian mekanik yang paling
utama, dengan dimensi Panjang 60cm, lebar 13cm, dan tinggi 10cm.
D. Perancangan Elektronik
Gambar 6 Rangkaian elektronik
Berikut adalah perancangan elektronik yang dibutuhkan. Sesuai dengan pada
gambar 1 diaram blok sistem terdapat sensor TCS3200 yang memberikan input
kepada Arduino Mega Pro 2560 yang kemudian akan mengendalikan motor DC
12V melalui driver L298N serta tiga buah servo untuk menggerakkan lengan agar
barang dapat disortir sesuai dengan warna merah / hijau / biru.
E. Perancangan Sistem SCADA
Berikut merupakan state flow diagram yang dapat menggambarkan secara detail
alur dari setiap keadaan bagian pada HMI yang dibuat untuk sistem SCADA yang
diterapkan dalam pembuatan alat ini.
Monitoring dan Kendali Konveyor Penyortir Barang Berdasarkan Warna Rgb Berbasis
Supervisory Control and Data Acquisition
Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021 1973
Gambar 7 State flow diagram keseluruhan sistem
Selanjutnya, dalam merancang sistem SCADA, diperlukan sebuah diagram yang
dapat menggambarkan hubungan antar bagian-bagian pada komponen yang
menysunnya. Berikut digambarkan berupa loop diagram untuk bagian motor
konveyor, penyortir barang oleh motor servo, dan pendeteksi warna oleh sensor
warna TCS3200.
Gambar 8 Loop diagram motor konveyor
Idries Syach, Yumna Salma Azzahra, dan Sandra Rayhan Seftia
1974 Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021
Gambar 9 Loop diagram penyortir
Gambar 10 Loop diagram pendeteksi warna
Hasil dan Pembahasan
A. Realisasi Perancangan
a) Realisasi Mekanik
Gambar 11 Realisasi mekanik
Monitoring dan Kendali Konveyor Penyortir Barang Berdasarkan Warna Rgb Berbasis
Supervisory Control and Data Acquisition
Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021 1975
Realisasi mekanik yang telah dibuat memiliki dimensi konveyor Panjang 60cm,
lebar 20cm, dan tinggi 10cm. Konveyor tersebut dilengkapi dengan tiga buah
motor servo yang memiliki jarak masing- masing 10cm agar saat proses
penyortiran barang tidak mengganggu bagian lainnya. Kemudian terdapat kotak
kontrol berwarna putih yang berfungsi sebagai tempat integrasi antar komponen
elektronik.
b) Realisasi HMI
Gambar 12 Realisasi HMI SCADA
Halaman HMI yang direalisasikan memiliki bagian-bagian sebagai berikut :
1. Display diagram perancangan seperti BFD (Blok Flow Diagram), PFD
(Process Flow Diagram), P&ID (Piping & Instrumentation Diagram),
dan Loop Diagram.
2. Panel kontrol. Yang terdiri dari tombol mandatory, tombol untuk
mengaktifkan motor DC 12V dan slider untuk mengatur kecepatan.
3. Tabel Ack Alarm. Tabel ini akan menunjukkan history daftar alarm yang
sudah di Ack ketika alarm menyala.
4. Panel alarm dan maintenance. Terdapat indikator alarm serta maintenance
agar operator dapat mengetahui keadaan alat dilapangan.
5. Trend dan summary table. Pada bagian ini akan menampilkan grafik
berupa perubahan kecepatan serta tabel keterangan.
6. Stanby login. Pada bagian ini berisikan akses untuk menginput data user
serta password serta melakukan log-off maupun shutdown HMI.
7. Database. Laman ini akan terdapat tombol connect dan disconnect ke
database yang berfungsi untuk memasukkan data ke database maupun
memutuskannya.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Idries Syach, Yumna Salma Azzahra, dan Sandra Rayhan Seftia
1976 Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021
8. Navigasi. Pada bagian navigasi ini, akan terdapat beberapa tombol untuk
menampilkan beberapa diagram yang akan ditampilkan seperti pada
bagian 1.
9. Keterangan aktuator. Untuk bagian keterangan aktuator, akan
menampilkan berupa indikator aktuator yang digunakan yakni motor DC
12V untuk konveyor dan tiga buah motor servo untuk memilah barang.
B. Analisa HMI SCADA
a) Keamanan
Gambar 13 Halaman login
Pada halaman login ini digunakan pengguna untuk masuk ke halaman
selanjutnya dan dapat mengakses fitur-fitur yang ada di HMI SCADA ini
seperti pada gambar 4.
b) Aturan pengguna
Terdapat dua pengguna yang dapat masuk kedalam HMI yakni sebagai
operator dan sebagai administrator. Masing-masing memiliki hak akses yang
berbeda sesuai dengan perancangan yang dilakukan sebelumnya. Berikut
adalah perbedaan tampilan HMI untuk pengguna operator dan administrator.
Monitoring dan Kendali Konveyor Penyortir Barang Berdasarkan Warna Rgb Berbasis
Supervisory Control and Data Acquisition
Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021 1977
Gambar 14 Halaman administrator
Gambar 15 Halaman operator
Pada perbedaan gambar diatas, terdapat fitur-fitur yang tidak bisa hanya bisa
diakses oleh administrator dan tidak bisa diakses oleh operator yakni tombol
shutdown, tombol configure users, tombol database dan tombol loop diagram.
c) Database
Idries Syach, Yumna Salma Azzahra, dan Sandra Rayhan Seftia
1978 Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021
Gambar 16 Tabel pada database
Pada gambar terlihat gambar tabel berisi data nomor, waktu pengambilan data,
besar kecepatan dalam satuan rpm, dan hasil pembacaan sensor warna hasil
pembacaan tersebut akan terekam dan masuk ke database yang terletak di file
Microsoft Access.
d) Simulasi kerusakan dan maintenance
Berikut adalah tampilan pada layer HMI ketika mendeteksi kerusakan pada
alat yakni motor DC di non-aktifkan sehingga HMI tidak mendapatkan sinyal
pantul yang menandakan motor DC konveyor aktif, sehingga indikato alarm
pada HMI akan menyala merah berkedip serta terdapat bunyi alarm
peringatan. Hal ini akan membuat perhatian pada pengguna agar segera
memberitahu agar dapat segera diperbaiki.
Gambar 17 Tampilan HMI ketika terdapat kerusakan
Kemudian gambar dibawah ini menunjukkan tampilan halaman HMI ketika
kondisi plant sedang dilakukan perbaikan / maintenance. Sehingga terdapat
indikator berwarna oranye sebagai tanda pemberitahuan kepada pengguna
bahwa sedang ada perbaikan pada plant.
Monitoring dan Kendali Konveyor Penyortir Barang Berdasarkan Warna Rgb Berbasis
Supervisory Control and Data Acquisition
Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021 1979
Gambar 18 Tampilan halaman HMI ketika kondisi maintenance
Kesimpulan
Berdasarkan hasil perancangan alat penyortir barang berdasarkan warna berbasis
SCADA ini dapat disimpulkan bahwa secara keseluruhan memiliki bagian input yakni
sensor warna TCS3200, bagian pusat pengolahan yakni Arduino Mega Pro 2560, bagaian
output yakni motor DC 12V untuk konveyor serta motor servo SG90 sebagai lengan untuk
menyortir barang yang warnanya telah terdeteksi sesuai dengan warna merah, hijau dan
biru. Dilengkapi dengan HMI SCADA yang akan memonitoring dan mengendalikan
kinerja plant sehingga dapat berjalan dengan baik. Hasil yang didapatkan sudah sesuai
dengan tujuan yakni kecepatan putaran konveyor dapat diatur oleh HMI dengan slider,
kemudian benda yang terdeteksi oleh sensor warna akan dipilah oleh lengan dan seluruh
data pada HMI akan masuk ke dalam database mulai dari waktu pengambilan data, besar
kecepatan konveyor dalam rpm, dan data warna hasil dari pendeteksian.
Idries Syach, Yumna Salma Azzahra, dan Sandra Rayhan Seftia
1980 Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 2, No. 11, November 2021
Bibliografi
Adams, T. (2004). Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) Systems. National
Communications System.
Fikri, Afrizal, Susana, Ratna, & Nataliana, Decy. (2014). Monitoring Model Sistem
Pengepakan dan Penyortiran Barang Berbasis SCADA. REKA ELKOMIKA, 2(4).
Husni, N. L., Rasyad, S., Hasan, Y., & Al Rasyid, J. (2019). Pengaplikasian Sensor Warna
Pada Navigasi Line Tracking Robot Sampah Berbasis Mikrokontroler. Jurnal
Ampere, 4(2), 297–306.
Larasati, Sri. (2018). Manajemen Sumber Daya Manusia. Deepublish.
Pangestu, Aradea Putra, Ramdhani, Mohamad, & Nugraha, Ramdhan. (2016).
Perancangan Dan Implementasi Sistem Kendali Lengan Robot Penyortir Barang
Berdasarkan Warna. EProceedings of Engineering, 3(3).
Rasyid, Renhat Baathinnur Aliyazhim. (2018). TA: Rancang Bangun Lengan Robot
Pemilah Paket Barang Otomatis Berbasis Radio Frequency Identification (RFID).
Universitas Dinamika.
Rif’an, Muhammad. (2012). RANCANG BANGUN HMI SCADA DENGAN DELPHI. PT
Lestari Kiranatama.
Sari, Marlindia Ike, Handayani, Rini, Siregar, Simon, & Isnu, Bagus. (2018). Pemilah
Benda Berdasarkan Warna Menggunakan Sensor Warna TCS3200. TELKA-Jurnal
Telekomunikasi, Elektronika, Komputasi Dan Kontrol, 4(2), 85–90.
Setianto, Ivan Dharmawan. (2018). Perancangan Komunikasi Dari Sistem Monitoring
Pada Automation Sorting Line System. Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
STEVEEN, BRYAN. (2018). Aplikasi Sistem Monitoring Pada Rancang Bangun
Penyortir Barang Berwarna Merah Dan Hijau Dengan HMI Berbasis PLC
Schneider. undip.
