PERANCANGAN DAN PEMBUA TAN SISTEM MONITOR PROTEKSI REAKTOR BERBASIS JARINGAN

(1)

Prosiding Seminar HasHPenelitian P2TRR Tahun 2003

ISSN 0854-5278

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

Pusat Pengembangan Teknologi Reaktor Riset

-

^{BAT AN}

ABSTRAK

PERANCANGAN DAN PEMBUA TAN SISTEM MONITOR PROTEKSI REAKTOR BERBASIS 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 dan Engineered Safety Feature System (ESFS). SinyaI-sinyal terpilih tersebut dilewatkan pengkondisi sinyal SCX! untuk kemudian dibaca oleh kartu akusisi data NI 010-24. Dengan menggunakan program yang ditulis dengan LabVIEW, seluruh sinyal terpilih dpantau statusnya dan apabila terjadi perubahan status akan dicatat jenis perubahan dan waktu kejadian.

Untuk meningkatkan unjuk kerja pewaktu yang tersedia di komputer, telah dibuat program pewaktu dengan ketelitian mili detik dari kartu NI PC TIO-I O. Hasil tampilan alann logging ditampilkan di server dan di distribusikan ke SIMeR-Net dengan menggunakan protokol DSTP sehingga seluruh PC yang terhubung dalam intranet SIMeR-Net dapat memantau setiap kejadian dan waktu kejadian secara on-line.

Kata kunci : Akusisi Data, Alarm Logging, Monitoring Reaktor

ABSTRACT

DESIGNING AND MAKING LAN-BASED REACTOR PROTECTION SISTEM (RPS) MONITORING SYSTEM. The Reactor Protection System (RPS) monitoring system has 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 are connected to SCX! signal conditioning modules and monitored by NI 010-24 data acquisition card. Using LabVIEW Program, the status of all selected signals are monitored and if the status changed occured, the system will log the status change and the time stamp when the status change. Timer card NI PC no- I0 was used to improve the performance of PC timer so the system can detect any change in milisecond resolution. All alarm Ioged data are displayed in server and also distributed to SIMOR-NET (local area Network) using DSTP Protocol. All PCs in SIMeR-Net can onlined-monitor every alann and its time stamp.

Keywords: Data Acquisition, Alarm Logging, Reactor Monitoring.

PENDAHULUAN

Sehuboogan dengan usia Reaktor Serbagooa G.A. Siwabessy (RSG-GAS) yang telah beroperasi sekitar 15 tahoo, clan telah teIjadi proses penuaan pada komponen-komponen reaktor, maka dibutuhkan sebuah sistem monitor yang handa! ootuk mengamati kineIja komponen-komponen reaktor tersebut.

Komputer Proses yang semula didesain ootuk memonitor clan merekam setiap kejadian yang teIjadi sepanjang operasi RSG-GAS saat ini sudah tidak berfungsi karena tidak adanya suku cadang. Tidak adanya sistem monitoring reaktor ini sangat mengganggu operasi RSG-GAS khususnya dalam trouble shooting clan perawatan sistem mekanik, elektrik clan 73

(2)

ISSN 0854-5278

instrumentasi. Misalnya, operator akan mengalami kesulitan mencari sebab terjadinya SCRAM reaktor.

Untuk menggantikan fungsi komputer proses dibutuhkan sebuah sitem monitoring barn yang menggunakan komponen-komponen yang mudah didapat di pasaran, sehingga memudahkan dalam perawatan clan pengembangannya di kemudian hari. Di pihak lain perkembangan teknologi komputer pribadi (PC) clan jaringan komputer saat ini sudah sangat regal, sehingga kita dengan mudah dapat membangun sebuah jaringan terdistribusi untuk menggantikan fungsi komputer proses. Untuk itu saat ini sedang dikembangkan sebuah sistem barn yang berfungsi menggantikan komputer proses yang dinamakan SIMOR (Sistem Monitoring Reaktor).

SIMOR, yang telah dikembangkan masih memiliki banyak kelemahan, antara lain akurasi alarm logging, pendistribusian data melalu jaringan clan penyajian data yang belum informatif.

Untuk itu perlu pengembangan serta modifikasi SIMOR, sehingga dapat menangani alarm dengan resolusi waktu milidetik. Selain itu perIu dikembangkan sistem informasi berbasis intranet yang dapat memberikan informasi mentah maupun terolah bagi seluruh karyawan P2TRR. Sistem informasi berbasis intranet ini diharapakan menyediakan informasi status besaran analog maupun biDer clan mengolah informasi mentah' menjadi parameter-paramaeter yang dapat digunakan untuk mengevaluasi kineIja sistem tersebut.

TEORI

Akusisi data dan digital I/O

Perkembangan teknolgi digital yang sangat pesat membuat begitu banyak

Perancangan dan Pembuatan.

Kristedjo Kumianto, dkk

aplikasi yang memanfaatkan PC clan peralatan digital I/O sebagai modul akusisi data. Jenis digital I/O yang diperlukan sangat ditentukan oleh bagaimana data di transfer ke PC atau peralatan lain. Transfer data dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu static transfer (nonlatched) clan block transfer (latched).

Static I/O adalah salah satu bentuk paling sederhana I/O dimana tidak acta proses handshaking clan tidak acta proses hardware-controlled timing atau dengan kala lain pengendalian dilakukan sepenuhnya oleh perangkat lunak, akusisi data di picu oleh perintah perangkat lunak. Unjuk keIja akusisi data clan transfer data Static I/O sangat ditentukan oleh efesiensi clan kecepatan perangkat lunak (program aplikasi clan sistem operasi) clan kecepatan PC (prosesor clan I/O controller) dalam menjalankan program yang di buat.

Block I/O adalah suatu proses dimana perangkat keras mengatur timing atau melakukan proses handshaking. Pacta proses ini perangkat lunak clan prosesor komputer tidak begitu sibuk memonitor status masukan, karena' perangkat keras secara otomatis dapat memicu atau meminta PC untuk melakukan akusisi data.

Salah satu chip I/O yang sangat portlier 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 dapat diprograf!1. Port A clan B umumnya digunakan untuk I/O data digital, sedangkan port C dapat dikonfigurasi untuk I/O digital, sinyal kendali, sinyal status atau sinyal handshake.

(3)

Prosiding Seminar Hasil Penelitian P2TRR Tahun 2003

POWER

{

- +SV

SUPP\.IES

_{_GNO} GROUPA CONtROL

B"O'RECtIONAl OAtASUS

07.00 OAtASUS

BUFfER

RtJ

~

^REAO

WIi- CONtROLWRITE

A' lOGIC

AO .

RESET

ISSN 0854-5278

GROUP A PORTA

181

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

a.SIT' INtERNAl OAUBUS

1:0 PB7.PBO

vo PCT.PC'

PC3-PCOVA

fi

Gambar 1. Blok Diagram PPI 8255 Kartu akusisi data yang digunakan

dalam penelitian ini adalah PC-DID 24 yang menggunakan IC PPI-8255 sebagai chip akusisi data. Dalam penelitian ini kartu antannuka PC-DIO-24 berfungsi sebagai modul input digital sekaligus sebagai pengontrol beberapa modul pengkondisi sinyal yang dipasang pacta sebuah bin SCX!. Dengan demikian jumlah kanal masukan dapat diperbanyak karena bin SCXI berfungsi sebagai multiplekser sehingga kapasitas masukan yang semula hanya 32 kallal, dapat ditingkatkan menjadi 128 atau bahkan menjadi 512 kanal.

Protokol Komunikasi Data

Komunikasi data merupakan proses' pengiriman data dari satu komputer ke komputer lain. Untuk dapat mengirimkan data, pacta komputer harns ditambahkan alat khusus yang dikenal antarmnka jaringan (Network Interface).

Jenis antannuka jaringan bermacam- macam bergantung pactamedia fisik yang digunakan untuk mentransfer data tersebut. Pada komunikasi data komputer, protokol mengatur bagaimana sebuah komputer berkomunikasi dengan komputer lain. Protokol merupakan kumpulan aturan-aturan daD konvensi yang mengatur daD menentukan

bagaimana komputer dalam jaringan dapat bertukar informasi. Protokol ini diimplementasikan dalam bentuk program komputer (software) yang terdapat pacta komputer daD pacta peralatan komunikasi data lainnya. Agar dua buah komputer dapat berkomunikasi, kedua komputer harns menggunakan protokol yang sarna. Banyak macam protokol pacta jaringan komputer, berikut hanya dijelaskan 2 macam protokol yang berkaitan dalam tulisan ini, protokol tersebut adalah :

1. TCP/IP 2. DSTP

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) adalah sekelompok protokol yang mengatur komunikasi data komputer pacta Internet.

TCP/IP terdiri atas sekumpulan protokol yang masing-masing bertanggung jawab atas bagian-bagian tertentu dari komunikasi data. Protokol yang satu tidak perlu mengetahui cara keIja protokol lain sepanjang protokol ini masih dapat saling mengirim daD menerima data. Protokol TCP/IP dapat diterapkan dengan mudah di setiap jenis komputer daD antar muka jaringan, karena sebagian besar isi kumpulan protokol ini tidak spesifik terhadap satu 75

(4)

ISSN 0854-5278

komputer atau peralatan Janngan tertentu. Agar TCP/IP dapat berjalan diatas antarmuka jaringan tertentu hanya perIn dilakukan perubahan protokol yang berhubungan dengan antarmuka jaringan

~Iitation Layer

TransportLayer

Perancangan dan Pembuatan....

Kristedjo Kurnianto, dkk

saja. Sekumpulan protokol TCP/IP tersebut dimodelkan dengan empat lapisan atau layer TCP/IP, sebagaimana terlihat pacta gambar2-3.

TCP~P$lad

il 11

Gambar 2. Blok diagram layer TCP/IP Jika suatu protokol menerima

data dari protokol lain di layer atasnya, ia akan menambahkan informasi tambahan miliknya ke data tersebut.

Informasi ini memiliki fungsi yang sesuai dengan fungsi protokol tersebut kemudian data ini diteruskan ke protokol pacta layer dibawahnya. Hal sebaliknya

terjadi jika suatu protokol menerima data daTiprotokol lain yang berada pacta layer dibawahnya. Jika data ini dianggap valid protokol akan melepas informasi tambahan tersebut untuk kemudian meneruskan data itu ke protokol lain yang berada pacta layer diatasnya.

Gambar 3. Blok diagram pergerakan datadalam layer TCP/IP

Data

I

,Appical:icn Layer

I I

I

IP Header Data TrS"lsport Layer

I I

Netw:t1<

I TCP Header ^I ^{IP Header} ^Data Layer

NetVlOtklnter TCP Header ^I ^I Data _I Netw:t1<

IP Header Inter1a::e Layer

Header

(5)

Prosiding Seminar HasH Penelitian P2TRR Tahun 2003

DSTP (Data Socket Transfer Protocol) Merupakan protocol yang disediakan oleh LabVIEW untuk komunikasi data dalam jaringan. DSTP merupakan Application Programming Interface (API) yang didasarkan pacta

Uniform Resource Locators (URLs) untuk menghubungkan ke suatu pengukuran dan otomatisasi data pacta jaringan. DSTP dapat digunakan untuk

mengirimkan dan menerima data pacta jaringan dari berbagai platform. DSTP juga dapat menangani berbagai tipe data seperti integer, string, boolean. Data Socket mempunyai dua bagian utama yang dapat bekerja sama:

Server Data Socket DataSocket Application Programming Interface untuk Client

Application Programming Interface Data Socket menggambarkan suatu Data Socket Transfer Protocol (DSTP) untuk perpindahan data antar jaringan. DidaIam Application Programming Interface ini terdapat implementasi sebagai berikut.

Lab View Vis Lab Windows ActiveX Control JavaBean

DSTP dapat digunakan dalam sebuah URL sarna seperti halnya jika menggunakan HTTP untuk hypertext document atau FTP untuk transfer file.

ISSN 0854-5278

TAT A KERJA

Pacta tahap awal, dilakukan pemilihan sinyal biller yang akan dimonitor oleh sistem ini. Pemilihan didasarkan pacta sinyal-sinyal yang berhubungan dengan SPR yang meliputi sinyal sinyal pemicu SCRAM dan tindakan-tindakan yang masuk dalam kategori ESFS. Selain sinyaI-sinyal daTi SPR, sinyal-sinyal yang dihasilkan oleh aktuator keselarnatan seperti penggerak batang keDdaH, katup isolasi dll juga dimonitor.

Selanjutnya dilakukan penyambungan kabel dari terminal komputer proses yang lama ke empat buah modul pengkondisi sinyal SCXI- 1162 HV melalui terminal blok SCXI- 1326. Pengkondisi sinyal isolasi-optis ini dipasang dengan tujuan untuk melindungi PC dan kartu akusisi data dari tegangan tinggi yang mungkin muncul dari sinyal input. Modul SCXI-1162 dapat diprograrn oleh kartu antar muka secara serial melaIui bus SCX! dan dapat pula disambungkan secara langsung ke kartu DIO dengan mode komunikasi parallel.

Setelah semua perangkat keras terpasang, kartu antarmuka DIO-24 dan TIO-lO juga dipasang pacta PC akusisi biller (AQB-Ol). Secara keseluruhan blok diagram dari terminal blok sampai dengan komputer akusisi data biller (AQBO1)dapat dilihat pactagarnbar4.

77

(6)

ISSN 0854-5278 Perancangan dan Pembuatan....

Kristedjo Kumianto, dkk

Gambar 4. Blok diagram Akusisi data Biner Komputer akusisi biller merupakan

bagian dari sistel11SIMOR, dimana tugas dari komputer ini hanya melakukan akusisi data apabila terjadi perubahan status sinyal biner clan mengirimkan ke data-data terse but ke komputer alarm (ALR-OI) clan komputer server (SER-OI).

Komputer ALR-OI akan memproses data daTI AQBOI mcnjadi pesan dalam bentuk leks alarm. Sedangkan komputer SER-Ol menyimpan semua data yang diterima dalam AQB-OI ke dalam hard disk untuk selanjutnya dapat dibaca kembali jika dibutuhkan. Seluruh PC tersebut terhubung dalam suatu jaringan intranet yang disebut SIMOR-NET. Jaringan SIMOR-NET juga terhubung ke jaringan BAT AN-NET melalui sebuah gateway Sistem info (INFOl). Gambar 5

menunjukkan interkoneksi daTI jaringan SIMOR-NET.

Perangkat lunak yang dibuat menggunakan bahasa pemrograman LabVIEW. Program ini mengendalikan kartu akusisi DIO-24 clan modul-modul SCXI dalam mode transfer statik.

Perangkat lunak dibagi dalam beberapa sub VI. Sub VI utama daTI program ini melakukan scanning raJa seluruh kanal yang terpasang tanpa menampilkan pesan apa-apa. Apabila teIjadi perubahan status, maka program ini akan membaca counter PC-TI 10 (yang telah disinkronisasi terlebih dahulu) sehingga waktu kejadian dapat dicatat dalam ketelitian milidetik.

Program utama akusisi data sinyal biller dapat dilihat raJa gambar 6 berikut ini.

Tenninal ; ,

PC-DIO-24

I II

Kompllter ^II ^II

Proses ^I

.

^I^I

SCXI-1162 HV <' ^II I PC-TIO-IO

II II I

K_ I ^I

SCXI-1162 HV I I

II II I

K_

I ^I

SCXI-1162 HV 11 ^II

I I I I I

SCXI-1162 HV ^II

:

^y I^I^I

I I

I SCXI Chasis ^I PC AQB-OI

:'" ;'"

I (SCXI 1000) I

I I

(7)

Prosiding Seminar HasH Penelitian P2TRR

Tahun 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 Isolated Digital 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

"

III

0fo..1].

Aku ,...

Gambar 6. Program akusisi data biner

HASIL DAN PEMBAHASAN bagian, yaitu tampilan dalam bentuk teks clan grafik. Tampilan dalam bentuk teks memberikan informasi urutan kejadian Tampilan daTi sistem ^.monitor

proteksi reaktor dibagi menjadi dua 79

(8)

ISSN 0854-52'78

ala1111lengkap dengan waktu kejadian, pesan alarm clan status alarm.

Tampilan dalam bentuk teks sangat bennanfaat untuk melakukan analisis kejadian apabila terjadi SCRAM reaktor, karena dengan fasilitas ini dapat ditelusuri penyebab terjadinya suatu tindakan keselamatan sekaligus dapat mengevaluasi unjuk kerja setiap

Perancangan dan Pembuatan..

Kristedjo Kurnianto. dkk

komponen yang terkait. Salah satu contoh tampilan teks dapat dilihat pacta gambar 7. Dari tampilan ini dapat dievaluasi selisih waktu kejadian antara pemicu SCRAM clan waktu dimana batang kendali jatuh. Dari contoh tampilan tampak bahwa program berhasil mengidentifikasi kejadian dalam resolusi mili detik.

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

Tampilan dalam bentuk grafis menampilkan diagram logika pemicu SCRAM. Tampilan ini dibuat mengingat tampilan dalam bentuk teks agak suIit dianalisis secara cepat, karena pacta kenyataannya ketika terjadi SCRAM akan bermunculan sinyal sinyal lain yang tidak secara langsung berkaitan.

Dengan menggunakan tampilan grafis, operator dapat dengan mudah

memperoleh gambaran kejadian SCRAM secara cepat clan menyeluruh.

Modul tampilan grafis ini juga sangat bermanfaat untuk keperluan simulasi, karena dengan program ini operator dapat melakukan simulasi kasus~kasus input SPR clan melihat dampaknya terhadap reaktor tanpa harns mengoperasikanreaktor.

3/12/2003 9:35:27.353 AM. 0 JRE10 FX801 Neutron F1uks Terkoreksi, Red. 1 MAX COMING 3/12/1904 9:35:27.353 AM. 0 JRF10 FX801 Neutron F1uks Terkoreksi, Red. 2 MAX COMING 3/12/1904 9:35:27.353 AM. 0 JRG10 FX801 Neutron F1uks Terkoreksi, Red. 3 MAX COMING

3/12/1904 9:35:27.355 AM. 0 JDA10 GSOO1 Sistem 6 kontak OPEN COMING

3/12/1904 9:35:27.355 AM. 0 JDA10 GSOO2 Sistem 6 kontak OPEN COMING

3/12/1904 9:35:27.355 AM. 0 JDA10 GSO03 Sistem 6 kontak OPEN COMING

3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDA01 CGO05 Switch Armatute Lepas, Bat.Kend. No.1 JATUH COMING 3/12/1904 9:35:27.356 AM.

0 JDA02 CGO05 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No2 JATUH COMING 3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDAO3 CGO05 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No.3 JATUH COMING 3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDA04 CGO05 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No.4 JATUH COMING 3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDAO5 CGO05 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No.5 JATUH COMING 3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDA06 CGOO5 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No.6 JATUH COMING 3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDA07 CGO05 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No.7 JATUH COMING 3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDA08 CGO05 Switch Armature Lepas, Bat.Kend. No.8 JATUH COMING 3/12/1904 9:35:27.356 AM. 0 JDAO9 CGO05 Switch Armature Lepas, Reg. Rod JATUH COMING

(9)