MESIN BERKAS ELEKTRON PTAPB BATAN DENGAN PERANGKAT SUARA

(1)

DAN MONITORING SISTEM MESIN BERKAS ELEKTRON PTAPB PERANGKAT SUARA

SIMULASI INTERLOCK

BATAN DENGAN

Taxwim

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan. BATAN Octavian Adhi Wibowo

FMIPA. Universitas Gadjahmada. Yogyakarta

ABSTRAK

SIMULASI DAN MONITORING SISTEM INTERLOCK MESIN BERKAS ELEKTRON PTAPB-BATAN DENGAN PERANGKAT SUARA. Telah dilakukan pembuatan program simulasi sistem interlock pada mesin berkas elektron menggunakan peringatan dengan suara. Simulasi ini menampilkan beberapa parameter keselamatan baik untuk manusia maupun mesin itu sendiri yang digunakan sebatas sistem iriformasi dan monitoring keselamatan. Sinyal masukan parameter interlock diambil dari data sistem interlock MBE yang telah dibuat sebelumnya. sedangkan sinyal keluaran parameter interlock berupa nyala lampu indikator (LED) dan suara sesuai dengan parameter kegagalannya. Jika terjadi interlock atau kegagalan salah satu sistem maka sistem suara akan bekerja sesuai dengan parameter kegagalannya.

Rangkaian sistem ini dikendalikan oleh mikrokontroler dan rangkaian pembangkit sinyal suara yang sebelumnya telah direkam. Sistem ini baik digunakan sebagai sistem alat bantu peringatan pengoperasian peralatan yang membutuhkan keselamatan dan pengamanan yang tinggi. Hasil simulasi menunjukkan bahwa simulasi dan monitoring sistem interlock dengan suara bekerja dengan baik

ABSTRACT

SIMULA nON AND MONITORING OF INTERLOCK ELECTRON BEAM MACHINE SYSTEM OF PTAPB-BATAN USING PERIPHERAL VOICES. The simulation programs of Electron Beam Machine interlock system using warning voices have been made. This simulation presents some safety parameter for human and machine itself that is limited only for information system and saftty monitoring. The input parameter signals of interlock taken from interlock data system of EBM. while output signal of interlock parameter in the form of blazing indicator lamp (LED) and voices as according for failure of parameter. If there is an interlock or failure one of system. the voice system will work according to the parameter jQilure. This circuit system is controlled by microcontroller and generating circuit of voices signal has been recorded previously. This system is good to be used for assist warning system in operation of equipment with high safety and security requirement. The results indicate that simulation and monitoring system of interlock with voices working successfully.

PENDAHULUAN

Sistem

dilakukan secara mutlak pada suatu peralatankeselamatan dan pengamanan perlu yang mengandung unsur berbahaya, baik itu terhadap manusia maupun terhadap peralatan itu sendiri. Salah satu sistem keselamatan dan pengaman yang sering digunakan adalah sistem inter/ock. Interlock merupakan salah satu sistem keselamatan yang diterapkan pada suatu peralatan yang memerlukan perhatian khusus sehubungan dengan sistem operasi untuk memperkecil kesalahan yang mungkin ditimbulkannya. Dalam penelitian

ini dirancang suatu sistem monitoring interlock pada Mesin Berkas Elektron secara simulasi yang diharapkan akan memenuhi aspek-aspek keselamatan[I]. Sistem ini dilengkapi dengan sistem suara sebagai peringatan dini jika terjadi interlock, serta sebagai monitoring peringatan yang informatif dan pemandu pengoperasian MBE tersebut disamping lampu indikator. Parameter keselamatan dalam sistem interlock secara umum berupa parameter yang dapat dilihat (visible: misalnya lampu), parameter yang dapat didengar (audible: misalnya bel alarm atau voice), parameter fisika dan parameter Iistrik[l].

Prosiding PPI - PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BAT AN

Yogyakarta, 10 Juli 2007

(2)

Gambaran umum sistem interlock dengan voice yang terkait dengan MBE PTAPB BATAN dimulai dari pengertian Mesin Berkas Elektron secara menyeluruh. Mesin Berkas E1ektron (MBE) adalah suatu alat yang dapat mempercepat elektron yang dihasilkan dari sumber elektron. Komponen utama sebuah Mesin Berkas Elektron antara lain:

sumber tegangan tinggi, sumber elektron, tabung pemercepat, sistem optic dan sistem vakum[2].

Sumber tegangan tinggi berfungsi sebagai pembangkit tegangan untuk sistem pemercepat berkas elektron. Salah satu jenis sumberr tegangan tinggi yang digunakan pada MBE tersebut adalah generator Cocroft Walton. Sumber elektron merupakan salah satu unit penghasil elektron dalam hal ini menggunakan metoda filament panas[3].

Untuk mengarahkan elektron bebas dari katoda ke celah dipergunakan elektroda pendorong yang berpotensial negatif. Dalam perjalanannya menuju anoda, berkas e1ektron cenderung menyebar (divergen) akibat adanya gaya tolak menolak antara muatan sejenis yang dimiliki oleh masing-masing elektron. Oleh karena itu e1ektroda pemfokus sangat berperan untuk memfokuskan agar berkas e1ektron menjadi terfokus dan selanjutnya dapat melewati celah sumber e1ektron. Anoda yang juga berfungsi sebagai celah keluaran sumber elektron harus dapat menarik elektron sebanyak-banyaknya dari ruang sumber elektron. Oleh karena itu anoda diberi tegangan positif3].

Tabung pemercepat berfungsi sebagai sistem pemercepat elektron dengan beda potensial tegangan yang relatif cukup tinggi. Sistem optik merupakan peralatan yang digunakan untuk memfokuskan, mengarahkan dan sebagai sistem pemayar berkas[3].

Komponen-komponen tersebut diatas perlu dikendalikan agar sesuai dengan parameter yang dikehendaki dan masing-masing tergantung satu sarna lain sehingga perlu adanya sistem interlock yang akan mengatur atau memonitor suatu sistem untuk bekerja atau tidak. Agar operator dapat memonitor sistem operasinya maka dilakukan monitoring parameter interlock yang dilengkapi dengan suara sesuai dengan nama parameter yang digunakan dan dapat didengar oleh semua orang dalam ruang operasi MBE.

Dalam simulasi interlock digunakan mikrokontroler dari jenis MCSSI serta perangkat suara dengan IC tipe ISO yang kompatibel dengan mikrokontroler baik untuk sistemplaymode, record atau adrressing. Oengan pesatnya perkembangan

system voice digital pada peralatan elektronika maka telah banyak peralatan yang dibuat dengan sangat informatif menggunakan sistem suara, sebagai contoh tlasdisk mp3, audio/video recorder dan sebagainya sehingga tak ada salahnya digunakan sebagai sistem bantumonitoring pada MBE.

Konveyor

Gambar 1. Skema Mesin Berkas Elektron PT APB-BA T AN(2).

TAT A KERJA

Sistem Interlock Mesin Berkas Elektron dengan suara

Sistem Interlock dengan perangkat suara ini didisain sebagai peralatan pendukung peringatan jika terjadi interlock pada operasi mesin berkas elektron. Oleh karena itu sistem ini merupakan salah satu sistem yang termasuk sistem keselamatan yang dapat diterapkan pada suatu peralatan sistem operasi MBE dengan harapan dapat membantu operator dalam mengidentifikasi kesalahan/kegagalan yang kemungkinan ditimbulkan akibat pengoperasian MBE.

Pada instalasi MBE di PT APB-SA TAN telah dipasang tujuh belas parameter interlock (Tabel 1), parameter interlock inilah yang digunakan sebagai masukan simulasi yang dilengkapi dengan perangkat suara[2].

Prosiding PPI • PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

(3)

Tabell. Daftar Parameter Interlock Mesin Berkas Elektron PT APB-BA TAN(2).

No Parameter

1.

Power AC 2.

Emergency S1 3.

Emergency S2 4.

Vakum 5.

Monitor orang 6.

Suhu Ruang 7.

Door Close 8.

Darurat 9.

Kunci Kontak Operasi No. Parameter

10.

HV siap

II.

Pemayar 12.

Pemfokus 13.

Berkas Bocor 14.

Blower Window IS.

Konveyor 16.

Monitor Radiasi 17.

Monitor Ozon

Gambar 2. Rangkaian sistem interlock dengan voice.

Mikrokontroler

Mikrokontroler menggunakan produk Atmel dengan tipe AT89C51 yang telah biasa digunakan dengan menggunakan bahasa pemrograman Basic Compiler. Mikrokontroler ini memiliki jumlah dan susunan pin, dan instruksi pemograman yang sesuai

dengan standar industri untuk mikrokontroler keluarga 8051 (MCS5I). Mikrokontroler AT89C51 mempunyai 4K bytes flash progmmable dan EPROM Flash memory pada chip yang dapat diprogram ulang dan telah berkembang dengan pesat dan banyak digunakan di industri[5] Sistem simulasi interlock dengan mikrokontroler pada

Yogyakarta. 10 Juli 2007

(4)

penelitian ini dapat digunakan sebagai sistem bantu pengaman Mesin Berkas Elektron PTAPB-BATAN.

Gambar 2 menunjukkan rangkaian sistem interlock dengan mikrokontroler yang dilengkapi dengan suara Dip switch merupakan masukan daTi input simulasi yang memungkinkan untuk disambung pada unit interlock, sedangkan keluaran berupa rangkaian voice tipe ISO yang siap memberikan isyarat suara apabila terjadi interlock atau suatu aktifitas sesuai pemrograman. Keluaran juga dilengkapi dengan lampu LED sebagai indikator untuk menyatakan bahwa telah terjadi suatu aktifitas sesuai dengan posisi LED tersebut. Untuk instalasinya digunakan Port 0 (P.O.O - P.0.7) dan Port I (P.I.O - P.1.7) sebagai port masukan dan Port 2 (P.2.0 - P.2.7), sebagai port keluaran yang dihubungkan dengan IC voice, sedangkan untuk deteksi kegagalan digunakan Interupt O.(Gambar 2).

IC Pembangkit suara Tipe ISD 2590

IC ISO merupakan salah satu produk dari Winbond's Electronic Company yang menyediakan fasilitas aplikasi untuk merekam dan menampilkan kembali pesan dalam bentuk suara dengan durasi selama 90 detik. Penyimpanan pesan diletakkan didalam memori nonvolatil yang ada didalam IC IS02590, sehingga tidak dibutuhkan daya untuk menyimpan pesan tersebut. Pesan yang tersimpan didalam IC IS02590 dapat bertahan selama 100 tahun, dan pesan yang dimasukkan dapat diIakukan

secara berulang-ulang sampai lebih dari 100.000 kali[61. Untuk memudahkan IC ISD2590 menyertakan semua antarmuka yang dibutuhkan untuk aplikasi dengan mikrokontroler. Peng- alamatan dan control lines dapat dihubungkan dengan mikrokontroler untuk meIakukan berbagai macam aktifitas, termasuk penggabungan pesan, runtutan pesan, dan manajemen pesan.

Pemrograman

Pada simulasi ini dibuat suatu program dengan menggunakan BASCOM versi Demo seperti diagram alir Gambar 4. Mula-mula Port PI, P2, P3 di reset atau di nolkan semua, kemudian mengecek input dari Port a dan Port I seperti ditunjukkan Gambar 3. Urutan pengecekan pada port adalah kunci kontak operasi, vakum, emergency SI, emergency S2, monitor orang, suhu ruang, door close, darurat, pemayar, pemfokus, berkas bocor, blower window, konveyor, masing-masing disertai dengan suara. Setelah tahap ini dipenuhi maka MBE siap dioperasikan dengan menaikkan tegangan STT (Sumser Tegangan Tinggi) dan sumber eIektron sedang program masih tetap bekerja menunggu perintah interupsi. Apabila terjadi interupsi maka prosedur seperti pada Gambar 5 dilakukan dengan mengecek masing-masing input dan menunjukan posisi kegagalan dengan suara dan LED merah menyala.

"teA V••• ".oo "",," AD AI A2 KJ A.I A5 A£ A7 AI. A9 pt} OVF PiR CE EOM .AUXIN

Gambar 3. Arsitektur IC 18D2590161•

Prosiding PPI - PDlPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BAT AN

(5)

Gambar 4. Blok diagram alir pemrograman.

Prosiding PPI - PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN

(6)

Taxwim, dkk. ISSN0216 - 3128

Gambar 5. BIok diagram alir pemrograman lanjutan.

-

275

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sistem interlock yang telah terpasang pada Mesin Berkas Elektron PTAPB-BA TAN mempunyai tujuh belas parameter interlock yang berfungsi menjaga aspek-aspek keselamatan operasi MBE. Parameter tersebut diantaranya adalah:

emergency SI, emergency S2, sistem vakum, monitor orang, suhu ruangan. door close, darurat, kunci kontak operasi. HV siap diset, pemayar, pemfokus, perkas bocor, blower window. dan konveyor. Sedangkan tiga parameter power AC, monitor radiasi, dan monitor ozon, belum dimasukkan sebagai parameter interlock secara langsung karena pengamatannya masih dilakukan secara manual oleh operator[JJ.

Untuk dapat mengamati dan memahami lebih lanjut tentang interlock dapat dilihat pada Tabel 2 tentang daftar penggunaan port pada mikrokontroler. Dari Tabel 2 terse but terlihat bahwa semua sinyal dari parameter masukan interlock dihubungkan pada Port 0 (P.Ol-P.07) dan Port I (PI.O-PI-7) dari mikrokontroller. Sedangkan keluaran/output dari sistem monitoring pada simulasi ini berupa suara (voice) yang disesuaikan dengan jenis parameternya dan diikuti oleh nyala lampu LED sebagai indikator kegagalannya, sebagai contoh apabila terjadi interlock pada unit vakum maka sistem akan bekerja dengan suara interlock vakum. Keluaran suara tersebut telah diprogram dengan kata-kata yang diperlukan dan telah

Yogyakarta, 10 Juri 2007

(7)

disimpan dalam memori dari IC voice tipe ISD tersebut. Jenis kosa kata yang telah disimpan dalam memori dapat dilihat pada TabeI 3 tentang daftar kata dan sistem pengalamatan yang digunakan pada sistem voice. Dari daftar terlihat bahwa panjang kata-kata tersebut tidak sarna sehingga akan menempati ruang memori yang berbeda seperti kata interlock akan menempati ruang memori sepanjang 10 bit dengan aIamat 00 sedangkan kata darurat akan menempati ruang sepanjang 8 bit dengan alamat 11 dec (ObH). Untuk menghitung waktu yang tersedia pada IC voice tipe ISD 2590 tersebut adalah 90 detik jadi untuk masing-masing bit adalah sebesar 90 detik/ 255 sebesar 0.35 detik sehingga untuk kosa kata interlock yang menempati 10 bit dapat didengar dengan durasi waktu kurang lebih

3,5 detik begitu seterusnya sesuai dengan kosa kata yang diperlukan.

Sistem simulasi dan monitoring interlock MBE dengan perangkat suara tersebut akan sangat membantu bagi operator yang sedang meng- operasikan peralatan karena akan memberikan peringatan dengan suara secara Iangsung karena terjadi kegagalan suatu sistem operasi. Sistem ini sangat mungkin digunakan sebagai sistem peringatan dini suatu mesin untuk pelengkap sistem peringatan lain yang telah digunakan. Sistem peringatan dengan suara ini disamping didengar oleh operator juga dapat didengar oleh mereka yang berada disekitar mesin tersebut sehingga akan membantu sebagai peringatan bila terjadi sesuatu terhadap mesin tersebut.

TabeI 2. Daftar penggunaan port pada mikrokontroIer.

No Pin Port^ill Keteranl!an

;;z ... ~

1. PI.O InputEmerf!encv SI

2.

P1.l InputEmerf!ency S2 3.

PI.2 InputVakum 4.

P1.3 InputMonitor Orang 5.

PIA InputSuhu ruang 6.

P1.5 Input Pintu 7.

PI.6 Kunci Kontak RadiasiInput

8.

P1.7 InputMonitor Radiasi

" *P

'i'

^lir'~'"^Sf' •''wW'' ,I:~

9.

PO.O InputPemayar 10.

PO.I InputPemfokus 11.

PO.2 InputBerkas Bocor 12.

PO.3 InputBlower Window 13.

POA InputKonveyor 14.

PO.5 InputMonitor Ozon 15.

PO.6 NC NC

16.

PO.7 NC NC

is%' ""Jill

;;)@"',"*0c.,,.,,,,

~" :;;;.. """".•

[I

x ,,,§tf&!,,,,,L~ ''!t:4"

17.

P2.0 Output

18.

P2.1 Output

19.

P2.2 Output

20.

P2.3 Untuk alamat ISD2590Output

21. ^P2A Output

22.

P2.5 Output

23.

P2.6 Output

24.

P2.7 Output

,

^25. ^P3.0 ^{NC NC}^w

26.

P3.1 NC NC

27.

P3.2 Input INTO 28.

P3.3 Input INTI 29.

P3A NC NC

30.

P3.5 OutputHv siap diset 31.

P3.6 OutputSE siap diset 32.

P3.7 OutputDoor lock

(8)

Tabel 3. Daftar kata dan sistem pengalamatan yang digunakan pada sistem voice.

No ^Suara ^Alamat^Keterangan^Suara

OEC

A7HEX A6A5 A4 A3 A2 Al AO 1

INTERLOCK00 0 00

0 000 0 2

OARURATOB0 11 0

0 01011 3

PINTU013 19 001

0011 4

HV010 29

001 0111 5

BLOWER023 35 01

00011 6

SE02C 44

01 011 00 7

VAKUM035 53 011

01 01 8

TlDAK03F 63 01

1 11 11 9

SUHU049 73 0011

001 10

OPERASI053 83 011

0011 11

PEMA Y AR05E 94 011111

0 12

PEMFOKUS069 105 11

01 001 13

BERKAS073 115 1

1 1 0011 14

WINDOW070 125 11

1 11 01 15

KONVEYOR187 135 0001110

16

RADIASI192 146 001001

0 17

OZON19C 156 001111

0 18

SlAP1A6 166 01

001I 0 19

TERKUNCII61 177 0I1

000I 20

TERTUTUPI6C 188 0I111I

0 21

BOCORIC7 199 000II11

22

TINGGI101 209 01I

0001

KESIMPULAN

Oari hasil simulasi dan monitoring sistem interlock MBE PT APB BA TAN dengan perangkat suara ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

I. Sistem perangkat suara merupakan salah satu sistem bantu pada parameter keselamatan sistem interlock untuk kategori parameter yang dapat didengar disamping bel alarm (audible).

2. Sistem perangkat suara sangat membantu operator dalam mengidentifikasi kegagalan karena ditunjukkan oleh suara dan lampu indikator pada operasi MBE.

3. Apabila terjadi interlock akan diketahui tidak hanya oleh operator tetapi juga oleh orang lain disekitar mesin tersebut.

4. Perangkat suara tersebut dapat dengan mudah diprogram dan dikendalikan oleh mikrokontroler sehingga dapat digunakan untuk berbagai keperluan.

DAFTAR PUST AKA

1. T AXWIM, SAMINTO, Simulasi dan

Monitoring Sistem Interlock Pada Mesin Berkas Elektron PTAPB BATAN Dengan Mikrokontroler, Prosiding seminar nasional teknologi dan aplikasi akselerator, PT APB- BATAN, Yogyakarta, Nopember 2006.

2. SAMINTO, dkk., Model Simulasi System Interlock Mesin Berkas Elektron PTAPB-

(9)

BATAN Berbasis Labview, PPIPDIPTN, PTAPB-BATAN, Yogyakarta, Juli 2006.

3. Kumpulan Makalah Seminar Sehari Pe- rancangan Mesin Berkas Elektron 500 KeV/lO mA, PPNY-BATAN, Yogyakarta, 1996.

4. TAXWIM, dkk., Aplikasi Remote Control Infra Merah Untuk Sistem Kendali Aktuator Catu Daya Sumber Elektron Pada MBE 350 keV/JO mA, Prosiding PPIPDIPTN, P3TM-BA TAN, Yogyakarta, Juli 2003.

5. http://www.atmel.com/dyn/resources/prod doc uments/doc0313.pdf

6. Winbond Electronics Corporation, http://www.

datasheetcatalog.com/datasheetydf /l/S/ D/2 /ISD2590. html