ProsidingSeminar HasHPenelitian P2TRRTahun 2003

ISSN 0854-5278

PERANCANGAN DAN PEMBUA TAN SISTEM MONITOR PROTEKSIREAKTOR BERBASIS JARINGAN

Kristedjo Kurnianto, Syaiful Bakhri, Nugroho Luhur,Nanang Sunarya, Sukino

Pusat Pengembangan Teknologi Reaktor Riset - BATAN

ABSTRAKPERANCANGAN DAN PEMBUA TAN SISTEM MONITOR PROTEKSI REAKTORBERBASIS JARINGAN. Untuk memonitor unjuk kerja Sistem Proteksi Reaktor (SPR) RSG-GAS telah dikembangakn sebuah sistem untuk memonitor status dan perubahan status sinya~sinyal biller dari parameter-parameter yang berhubungan dengan SCRAM Reaktor danEngineered Safety Feature System (ESFS). SinyaI-sinyal terpilih tersebut dilewatkanpengkondisi sinyal SCX! untuk kemudian dibaca oleh kartu akusisi data NI 010-24. Denganmenggunakan program yang ditulis dengan LabVIEW, seluruh sinyal terpilih dpantaustatusnya dan apabila terjadi perubahan status akan dicatat jenis perubahan dan waktu kejadian.Untuk meningkatkan unjuk kerja pewaktu yang tersedia di komputer, telah dibuat programpewaktu dengan ketelitian mili detik dari kartu NI PC TIO-IO.Hasil tampilan alann loggingditampilkan di server dan di distribusikan ke SIMeR-Net dengan menggunakan protokolDSTP sehingga seluruh PC yang terhubung dalam intranet SIMeR-Net dapat memantau setiapkejadian dan waktu kejadian secara on-line.

Kata kunci : Akusisi Data, Alarm Logging, Monitoring Reaktor

ABSTRACTDESIGNING AND MAKING LAN-BASED REACTOR PROTECTION SISTEM(RPS) MONITORING SYSTEM. The Reactor Protection System (RPS) monitoring systemhas been developed to monitor the RSG-GAS RPS perfonnance, such as the status and status-changed of Reactor SCRAM and Engineered Safety Feature (ESFS). Selected signals areconnected to SCX! signal conditioning modules and monitored by NI 010-24 data acquisitioncard. Using LabVIEW Program, the status of all selected signals are monitored and if the statuschanged occured, the system will log the status change and the time stamp when the statuschange. Timer card NI PC no- I0 was used to improve the performance of PC timer so thesystem can detect any change in milisecond resolution. All alarm Ioged data are displayed inserver and also distributed to SIMOR-NET (local area Network) using DSTP Protocol. All PCsin SIMeR-Net can onlined-monitor every alann and its time stamp.

Keywords: Data Acquisition, Alarm Logging, Reactor Monitoring.

PENDAHULUAN

Sehuboogan dengan usia ReaktorSerbagooa G.A. Siwabessy (RSG-GAS)yang telah beroperasi sekitar 15 tahoo,clan telah teIjadi proses penuaan padakomponen-komponen reaktor, makadibutuhkan sebuah sistem monitor yanghanda! ootuk mengamati kineIjakomponen-komponen reaktor tersebut.

Komputer Proses yang semula didesainootuk memonitor clan merekam setiapkejadian yang teIjadi sepanjang operasiRSG-GAS saat ini sudah tidak berfungsikarena tidak adanya suku cadang. Tidakadanya sistem monitoring reaktor inisangat mengganggu operasi RSG-GASkhususnya dalam trouble shooting clanperawatan sistem mekanik, elektrik clan

73

ISSN 0854-5278

instrumentasi. Misalnya, operator akanmengalami kesulitan mencari sebabterjadinya SCRAM reaktor.

Untuk menggantikan fungsikomputer proses dibutuhkan sebuah sitemmonitoring barn yang menggunakankomponen-komponen yang mudahdidapat di pasaran, sehinggamemudahkan dalam perawatan clanpengembangannya di kemudian hari. Dipihak lain perkembangan teknologikomputer pribadi (PC) clan jaringankomputer saat ini sudah sangat regal,sehingga kita dengan mudah dapatmembangun sebuah jaringan terdistribusiuntuk menggantikan fungsi komputerproses. Untuk itu saat ini sedangdikembangkan sebuah sistem barn yangberfungsi menggantikan komputer prosesyang dinamakan SIMOR (SistemMonitoring Reaktor).

SIMOR, yang telah dikembangkanmasih memiliki banyak kelemahan,antara lain akurasi alarm logging,pendistribusian data melalu jaringan clanpenyajian data yang belum informatif.Untuk itu perlu pengembangan sertamodifikasi SIMOR, sehingga dapatmenangani alarm dengan resolusi waktumilidetik. Selain itu perIu dikembangkansistem informasi berbasis intranet yangdapat memberikan informasi mentahmaupun terolah bagi seluruh karyawanP2TRR. Sistem informasi berbasisintranet ini diharapakan menyediakaninformasi status besaran analog maupunbiDer clan mengolah informasi mentah'menjadi parameter-paramaeter yang dapatdigunakan untuk mengevaluasi kineIjasistem tersebut.

TEORI

Akusisi data dan digital I/O

Perkembangan teknolgi digital yangsangat pesat membuat begitu banyak

Perancangan dan Pembuatan.Kristedjo Kumianto, dkk

aplikasi yang memanfaatkan PC clanperalatan digital I/O sebagai modulakusisi data. Jenis digital I/O yangdiperlukan sangat ditentukan olehbagaimana data di transfer ke PC atauperalatan lain. Transfer data dapat dibagimenjadi dua bagian yaitu static transfer(nonlatched)clanblock transfer (latched).

Static I/O adalah salah satu bentukpaling sederhana I/O dimana tidak actaproses handshaking clan tidak acta proseshardware-controlled timing atau dengankala lain pengendalian dilakukansepenuhnya oleh perangkat lunak, akusisidata di picu oleh perintah perangkatlunak. Unjuk keIja akusisi data clantransfer data Static I/O sangat ditentukanoleh efesiensi clan kecepatan perangkatlunak (program aplikasi clan sistemoperasi) clan kecepatan PC (prosesor clanI/O controller) dalam menjalankanprogram yang di buat.

Block I/O adalah suatu prosesdimana perangkat keras mengatur timingatau melakukan proses handshaking. Pactaproses ini perangkat lunak clan prosesorkomputer tidak begitu sibuk memonitorstatus masukan, karena' perangkat kerassecara otomatis dapat memicu ataumeminta PC untuk melakukan akusisidata.

Salah satu chip I/O yang sangatportlier untuk digital I/O adalah PPI(Programmable Peripheral Interface)8255. IC ini memiliki 3 buah 8-bit port(A, B clan C) dimana setiap port dapatdiprograf!1. Port A clan B umumnyadigunakan untuk I/O data digital,sedangkan port C dapat dikonfigurasiuntuk I/O digital, sinyal kendali, sinyalstatusatau sinyal handshake.

74

Prosiding Seminar Hasil Penelitian P2TRRTahun 2003

POWER

{- +SVSUPP\.IES_GNO GROUPA

CONtROL

B"O'RECtIONAlOAtASUS

07.00OAtASUSBUFfER

RtJ

~ REAOWIi- WRITECONtROLA' lOGICAO .

RESET

ISSN 0854-5278

GROUP APORTA

181

1:0P.o.7.P,,"

a.SIT'INtERNAlOAUBUS

1:0PB7.PBO

voPCT.PC'

VAPC3-PCO

fi

Gambar 1.Blok Diagram PPI 8255

Kartu akusisi data yang digunakandalam penelitian ini adalah PC-DID 24yang menggunakan IC PPI-8255 sebagaichip akusisi data. Dalam penelitian inikartu antannuka PC-DIO-24 berfungsisebagai modul input digital sekaligussebagai pengontrol beberapa modulpengkondisi sinyal yang dipasang pactasebuah bin SCX!. Dengan demikianjumlah kanal masukan dapat diperbanyakkarena bin SCXI berfungsi sebagaimultiplekser sehingga kapasitas masukanyang semula hanya 32 kallal, dapatditingkatkan menjadi 128 atau bahkanmenjadi 512 kanal.

Protokol Komunikasi Data

Komunikasi data merupakan proses'pengiriman data dari satu komputer kekomputer lain. Untuk dapat mengirimkandata, pacta komputer harns ditambahkanalat khusus yang dikenal antarmnkajaringan (Network Interface).Jenis antannuka jaringan bermacam-macam bergantung pactamedia fisik yangdigunakan untuk mentransfer datatersebut. Pada komunikasi data komputer,protokol mengatur bagaimana sebuahkomputer berkomunikasi dengankomputer lain. Protokol merupakankumpulan aturan-aturan daD konvensiyang mengatur daD menentukan

bagaimana komputer dalam jaringandapat bertukar informasi. Protokol inidiimplementasikan dalam bentukprogram komputer (software) yangterdapat pacta komputer daD pactaperalatan komunikasi data lainnya. Agardua buah komputer dapat berkomunikasi,kedua komputer harns menggunakanprotokol yang sarna. Banyak macamprotokol pactajaringan komputer, berikuthanya dijelaskan 2 macam protokol yangberkaitan dalam tulisan ini, protokoltersebut adalah :

1. TCP/IP2. DSTP

TCP/IP (Transmission ControlProtocol/Internet Protocol) adalahsekelompok protokol yang mengaturkomunikasi data komputer pacta Internet.TCP/IP terdiri atas sekumpulan protokolyang masing-masing bertanggung jawabatas bagian-bagian tertentu darikomunikasi data. Protokol yang satutidak perlu mengetahui cara keIjaprotokol lain sepanjang protokol inimasih dapat saling mengirim daDmenerima data. Protokol TCP/IP dapatditerapkan dengan mudah di setiap jeniskomputer daD antar muka jaringan,karena sebagian besar isi kumpulanprotokol ini tidak spesifik terhadap satu

75

ISSN 0854-5278

komputer atau peralatan Janngantertentu. Agar TCP/IP dapat berjalandiatas antarmuka jaringan tertentu hanyaperIn dilakukan perubahan protokol yangberhubungan dengan antarmuka jaringan

~Iitation Layer

TransportLayer

Perancangan dan Pembuatan....Kristedjo Kurnianto, dkk

saja. Sekumpulan protokol TCP/IPtersebut dimodelkan dengan empatlapisan atau layer TCP/IP, sebagaimanaterlihat pactagambar 2-3.

TCP~P$lad

il11

Gambar 2. Blok diagram layer TCP/IP

Jika suatu protokol menerimadata dari protokol lain di layer atasnya,ia akan menambahkan informasi

tambahan miliknya ke data tersebut.Informasi ini memiliki fungsi yangsesuai dengan fungsi protokol tersebutkemudian data ini diteruskan ke protokolpacta layer dibawahnya. Hal sebaliknya

terjadi jika suatu protokol menerima datadaTiprotokol lain yang berada pacta layerdibawahnya. Jika data ini dianggap validprotokol akan melepas informasitambahan tersebut untuk kemudianmeneruskan data itu ke protokol lainyang berada pactalayer diatasnya.

Gambar 3. Blok diagram pergerakan datadalam layer TCP/IP

. 76

DataI

,Appical:icnLayer

I IIIP Header Data TrS"lsport Layer

I I

Netw:t1<I TCP Header I

IP Header DataLayer

NetVlOtklnter TCP Header I IData

I

Netw:t1<IP Header Inter1a::e LayerHeader

Prosiding Seminar HasH Penelitian P2TRRTahun 2003

DSTP (Data Socket TransferProtocol) Merupakan protocol yangdisediakan oleh LabVIEW untukkomunikasi data dalam jaringan. DSTPmerupakan Application ProgrammingInterface (API) yang didasarkan pactaUniform Resource Locators (URLs)untuk menghubungkan ke suatupengukuran dan otomatisasi data pactajaringan. DSTP dapat digunakan untukmengirimkan dan menerima data pactajaringan dari berbagai platform. DSTPjuga dapat menangani berbagai tipe dataseperti integer, string, boolean. DataSocket mempunyai dua bagian utamayang dapat bekerja sama:

Server Data SocketDataSocket Application

Programming Interface untuk ClientApplication Programming

Interface Data Socket menggambarkansuatu Data Socket Transfer Protocol(DSTP) untuk perpindahan data antarjaringan. DidaIam ApplicationProgramming Interface ini terdapatimplementasi sebagai berikut.

Lab View VisLab WindowsActiveX ControlJavaBean

DSTP dapat digunakan dalamsebuah URL sarna seperti halnya jikamenggunakan HTTP untuk hypertextdocument atau FTP untuk transfer file.

ISSN 0854-5278

TAT A KERJA

Pacta tahap awal, dilakukanpemilihan sinyal biller yang akandimonitor oleh sistem ini. Pemilihandidasarkan pacta sinyal-sinyal yangberhubungan dengan SPR yang meliputisinyal sinyal pemicu SCRAM dantindakan-tindakan yang masuk dalamkategori ESFS. Selain sinyaI-sinyal daTiSPR, sinyal-sinyal yang dihasilkan olehaktuator keselarnatan seperti penggerakbatang keDdaH, katup isolasi dll jugadimonitor.

Selanjutnya dilakukanpenyambungan kabel dari terminalkomputer proses yang lama ke empatbuah modul pengkondisi sinyal SCXI-1162 HV melalui terminal blok SCXI-1326. Pengkondisi sinyal isolasi-optis inidipasang dengan tujuan untuk melindungiPC dan kartu akusisi data dari tegangantinggi yang mungkin muncul dari sinyalinput. Modul SCXI-1162 dapatdiprograrn oleh kartu antar muka secaraserial melaIui bus SCX! dan dapat puladisambungkan secara langsung ke kartuDIO dengan mode komunikasi parallel.

Setelah semua perangkat kerasterpasang, kartu antarmuka DIO-24 danTIO-lO juga dipasang pacta PC akusisibiller (AQB-Ol). Secara keseluruhan blokdiagram dari terminal blok sampaidengan komputer akusisi data biller(AQBO1)dapat dilihat pactagarnbar 4.

77

ISSN 0854-5278 Perancangan dan Pembuatan....Kristedjo Kumianto, dkk

Gambar 4. Blok diagram Akusisi data Biner

Komputer akusisi biller merupakanbagian dari sistel11SIMOR, dimana tugasdari komputer ini hanya melakukanakusisi data apabila terjadi perubahanstatus sinyal biner clan mengirimkan kedata-data tersebut ke komputer alarm(ALR-OI) clan komputer server (SER-OI).Komputer ALR-OI akan memproses datadaTI AQBOI mcnjadi pesan dalam bentukleks alarm. Sedangkan komputer SER-Olmenyimpan semua data yang diterimadalam AQB-OI ke dalam hard disk untukselanjutnya dapat dibaca kembali jikadibutuhkan. Seluruh PC tersebut

terhubung dalam suatu jaringan intranetyang disebut SIMOR-NET. JaringanSIMOR-NET juga terhubung ke jaringanBAT AN-NET melalui sebuah gatewaySistem info (INFOl). Gambar 5

menunjukkan interkoneksi daTI jaringanSIMOR-NET.

Perangkat lunak yang dibuatmenggunakan bahasa pemrogramanLabVIEW. Program ini mengendalikankartu akusisi DIO-24 clan modul-modulSCXI dalam mode transfer statik.Perangkat lunak dibagi dalam beberapasub VI. Sub VI utama daTI program inimelakukan scanning raJa seluruh kanalyang terpasang tanpa menampilkan pesanapa-apa. Apabila teIjadi perubahan status,maka program ini akan membaca counterPC-TI 10 (yang telah disinkronisasiterlebih dahulu) sehingga waktu kejadiandapat dicatat dalam ketelitian milidetik.Program utama akusisi data sinyal billerdapat dilihat raJa gambar 6 berikut ini.

. 78

Tenninal ; ,PC-DIO-24I

I I

Kompllter I II I

Proses I I. I

SCXI-1162 HVI

I PC-TIO-IO<' IIIIII

K_ II

SCXI-1162 HV I IIIIII

K_ II

SCXI-1162 HV 11 IIIIIII

SCXI-1162 HV III

: y II

I II II II SCXI Chasis I

PC AQB-OI:'" ;'"I (SCXI 1000) II I

Prosiding Seminar HasH Penelitian P2TRRTahun 2003

ISSN 0854-5278

IP:19Z.168.0.0 IP:19Z.168.0.3--" IP: 19Z.168. O. 1 IP: 192.168. O. 2 IP:19Z.168.0.4

LAN (SIMOR-NET)

alog Signal Conditioning Rack (1)

AQAO1-RCOl

32-Channe1 Analog Input Modules (8)(AQAO1-SCOl - AQAO1-SCO4)

iner Signal Conditioning Rack (2)AQBO1-RCOl & AQBO1-RCOl

32-Channel Optically IsolatedDigital Input Modules (13)

(AQBO1-sCOl - AQBO1-SCO8)

Gambar 5 Blok diagramjaringan SIMOR-NET

[..i~:";i;;';3r;'r'ffJ}'1? --B>g

'i'[fr,'F;-.

leJ §I m>--.~._~-~..

~.[J)

G

"

III0fo..1].

Aku,...

Gambar 6. Program akusisi data biner

HASIL DAN PEMBAHASAN bagian, yaitu tampilan dalam bentuk teksclan grafik. Tampilan dalam bentuk teksmemberikan informasi urutan kejadianTampilan daTi sistem . monitor

proteksi reaktor dibagi menjadi dua79

ISSN 0854-52'78

ala1111lengkap dengan waktu kejadian,pesan alarm clanstatus alarm.

Tampilan dalam bentuk tekssangat bennanfaat untuk melakukananalisis kejadian apabila terjadi SCRAMreaktor, karena dengan fasilitas ini dapatditelusuri penyebab terjadinya suatutindakan keselamatan sekaligus dapatmengevaluasi unjuk kerja setiap

Perancangan dan Pembuatan..Kristedjo Kurnianto. dkk

komponen yang terkait. Salah satucontoh tampilan teks dapat dilihat pactagambar 7. Dari tampilan ini dapatdievaluasi selisih waktu kejadian antarapemicu SCRAM clan waktu dimanabatang kendali jatuh. Dari contohtampilan tampak bahwa programberhasil mengidentifikasi kejadian dalamresolusi mili detik.

Gambar 7. Contoh tampilan teks berupa urutan kejadian hasil simulasi.

Tampilan dalam bentuk grafismenampilkan diagram logika pemicuSCRAM. Tampilan ini dibuat mengingattampilan dalam bentuk teks agak suIitdianalisis secara cepat, karena pactakenyataannya ketika terjadi SCRAMakan bermunculan sinyal sinyal lainyang tidak secara langsung berkaitan.Dengan menggunakan tampilan grafis,operator dapat dengan mudah

memperoleh gambaran kejadianSCRAM secara cepat clan menyeluruh.Modul tampilan grafis ini juga sangatbermanfaat untuk keperluan simulasi,karena dengan program ini operatordapat melakukan simulasi kasus~kasusinput SPR clan melihat dampaknyaterhadap reaktor tanpa harnsmengoperasikanreaktor.

80

3/12/2003 9:35:27.353 AM. 0 JRE10 FX801 Neutron F1uks Terkoreksi, Red. 1 MAX COMING3/12/1904 9:35:27.353 AM. 0 JRF10 FX801 Neutron F1uks Terkoreksi, Red. 2 MAX COMING3/12/1904 9:35:27.353 AM. 0 JRG10 FX801 Neutron F1uks Terkoreksi, Red. 3 MAX COMING3/12/1904 9:35:27.355 AM. 0 JDA10 GSOO1 Sistem 6 kontak OPEN COMING3/12/1904 9:35:27.355 AM. 0 JDA10 GSOO2 Sistem 6 kontak OPEN COMING3/12/1904 9:35:27.355 AM. 0 JDA10 GSO03 Sistem 6 kontak OPEN COMING3/12/1904 9:35:27.355 AM. 0 JDA10 GSO04 Sistem 6 kontak OPEN COMING3/12/1904 9:35:27.355 AM. 0 JDA10 GSO05 Sistem 6 kontak OPEN COMING3/12/1904 9:35:27.355 AM. 0 JDA10 GSO06 Sistem 6 kontak OPEN COMING3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDA01 CGO05 Switch Armatute Lepas, Bat.Kend. No.1 JATUH COMING3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDA02 CGO05 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No2 JATUH COMING3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDAO3 CGO05 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No.3 JATUH COMING3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDA04 CGO05 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No.4 JATUH COMING3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDAO5 CGO05 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No.5 JATUH COMING3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDA06 CGOO5 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No.6 JATUH COMING3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDA07 CGO05 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No.7 JATUH COMING3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDA08 CGO05 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No.8 JATUH COMING3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDAO9 CGO05 Switch Armature Lepas, Reg. Rod JATUH COMING

Prosiding Seminar Hasil Penelltian P2TRRTahun 2003

ISSN 0854-5278

OnJ.OFf.G£ J

ORAND

OR

AND ~

OR

Gambar 8. Contoh tampi/an grafts parameter RPS.

Wama gelap menunjukkan bahwaparameter bersangkutan dalam kondisi

'LOW' sedangkan wamamenunjukkankondisi 'HIGH'.

81

terang