ISSN 1411-1349~ 5. No!!!2!~. Oktober 2003

KAJIAN PERANGKA T KERAS PENGA TURAN OPERAS IPOMP A TURBO UNIT V AKUM MBE MENGGUNAKAN SIKTERDISTRIBUSI

SudiyantoP3TM -BATAN

ABSTRAKKIllIAN PERANGKIIT KERAS PENGATURAN OPERASI POMPA TURBO UNIT VAKUM MBEMENGGUNAKIIN SIK TERDISTRIBUSI. Telah dilakukan ka}ian perangkat keras pengaturan operasionalpompa turbo unit vakum MBE menggunakan SIK terdistribusi. Unit vakum MBE terdiri dari sebuah pomparo1ari, sebuah pompa turbo. dUD buah kelep pneumatik isolasi, dUD buah kelep pneumatik bucking dansebuah kelep pneumatik venting. Secara manual pompa turbo dioperasikan dart TCP-380 Pfeiffer, denganmenambahkan sebuah interface RS-232 C (format khusus TCP-380) dapat dilakukan pengendalianlangsung dari PC. Untuk menambah jangkauannya RS-232 C disambungkan langsung dengan Adam 4520yang berfungsi sebagai pengkoversi RS 232 C / RS 485. 1Wisted kabel khusus telah terpasang an1arakomputer induk dan komputer pembantu yang merupakan bus RS 485 Sistem Instrumen1asi Kendali (SIK)MBE. Sebagian perangka1 keras yang diperlukan 1elah tersedia. Perangkatlunak aplikasi un1uk kendali unitvakum dalam Turbo Pascal (under windows) telah dikembangkan peneliti lain dan diu}i simulasi denganhasil baik.

ABSTRACTHARD WARE STUDY ON TURBO PUMP SETTING OF MBE VACUUM UNIT BY USING DISTRIB UTEDCONTROL SYSTEM. Hardware study on turbo pump remote controlling by using distributed control systemhave been done. The vacuum unit consisting of rotary pump. turbo pump. pneumatic isolation valves,penumatic bucking valves and pneumatic venting valve. Manually turbo pump can be operated via TCP 380Pfeiffer unit, by using RS 232 manipulation can be done from the PC. To increase the efective controlleddistance ADAM 4520232\485 converter have been applied. by using RS 485 bus the remote controlled canbe done via distributed controls system. Partially hardware are available. Study results shows that theaplications software for vacuum unit which have been developed by other researcher in Turbo Pascal(under windows) was running successfully during the simulation test.

PENDAHULUAN mentasi daD kendali (SIK) unit vakum MBE akandipadukan dengan SIK unit lain seperti SIK unitvakum menggunakan ADAM 4520 RS 232\485converter, SIK generator tegangan tinggi daD SIKSistem Konveyor. Saat ini baru SIK unit Generatortegangan tinggi yang telah sepenuhnya dapat diken.dalikan dari SIK terdistribusi, direncanakan secarabertahap seluruh pengoperasian MBE dapat meng.gunakan SIK terdistribusi. Namun demikian untuktujuan pelatihan masing masing SIK secara paraleltetap dapat dioperasikan manual saat paparan radiasiganuna masih rendah, pada saat daya MBE mulaidiperbesar akan diikuti dengan naiknya paparanradiasi gamma daD timbulnya gas ozon yangberbahaya akan mengharuskan cara pengoperasianMBE secara remote dari balik t~mbok perisai radiasidi ruang kendali utama MBE. Diagram kotak ~IKRS 232C pada unit TGP 300 untuk kendalipompa turbo unit vakum MBE ditampilkan pad!Gambar 1 [5].

P ada saat ini di P3TM BAT AN Yogyakarta

sedang giat diselesaikan rancangbangunsebuah alat pemercepat elektron yang disebut

dengan Mesin Berkas Elektron (MBE). Di-rencanakan mulai dapat aktif digunakan awal 2004.Pada taraf awal cara pengoperasian unit vakumMBE masih remote manuaplJ. Direncanakan carapengendalian clan monitoring unit vakum MBE dimasa mendatang dapat ditingkatkan dengan sisteminstrumentasi terdistribusi. Dengan menggunakanjalur RS 485 antara komputer induk (Master) clankomputer bantu (Slave) dapat dioperasikan pompaturbo Pfeiffer TMU 520 dari unit TCP 380.Sedangkan pengendalian pneumatic valve secararemote manuaplJ clan secara paralel dapat puladilakukan daTi komputer induk lewat antarmukaPCLD-786 driver relay clan PCL-718 ADC-12 bityang berada di komputer pembantu. Sistem instru-

Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiah TeknologiAkselerator dan AplikasinyaVol. 5. No. J. Oktober 2003.. 46- 51

46

Komputer Induk

I PCL 745 : Rs485 I

IAd~4520 I KamputB' PBnbantu

IpCL 145: Rs 485_-'

Gambar 1. Diagram kotak SIK RS 232C pompa turbo.

TATA KERJA disamping kecepatan transfernya maksimal 9600bps. Sementara itu RS 485 dapat menjangkau jarakhingga 1200 m dengan kecepatan transfer datasebesar 56800 bps. Perbedaan ini antara laindisebabkan penyedia dayanya, untuk RS 232 cukup+3 V hingga +12 V sementara itu untuk RS 485mampu diberi catu daya dari + 10 V hingga + 30 V.

RS 232 clan RS 485 adalah antam1uka ripeserial yang banyak digunakan untuk pengendalianclan transfer data secara remote, keduanya sangatmirip clan dibedakan hanya daTi jangkauannya daDkecepatan transfemya. RS 232 hanya mempunyaijangkauan pengendalian kurang daTi 15 meter

Ko~~trlu~dlnan; Mm:

: Pcl.718ADC.12B

Pa. 745: RS 48S.PC!. 745 :RS485 ,

Pam mil aUmamI3ltDd t

vaklDnMBEdi R mdaH

MBE

P3IIanpmm~.umber ~220 V1D\~ PoJ!1l&rotarl,tUIbo dan~ pnetDnatik

1mJt VaJaDn MBE

PCLD.786AJltannuka

Drill". /?slayBbit

!

--PoJr ~arntarl

KAJIAN PERANGKAT KERAS PENGATURAN OPERASI POMPATURBO UNIT VAKUM MBE MENGGUNAKAN SIK TERDISTRIBUSI

Sudivanto

47

Pada pengoperasian pompa turbo secaramanual, parameter operasi dimasukan daTi tombolTCP 380 yang ditempatkan pada unit vakum MBEdi atas anjungan. Pompa turbo dirancang mulaiberfungsi setelah tingkat kevakuman yang dihasilkanpompa rotary mencapai besaran 10-2 Torr, hal inipenting untuk melindungi sudu sudu halus pompaturbo tidak menabrak partikel debu kasar saat tingkatkevakumannya masih rendah. Pada prinsipnyapompa vakum jenis turbo selalu didukung denganfore

pump bempa pompa vakum rotari yangberfungsi mulai daTi tingkat kevakuman rendah)tekanan atmosfer) hingga tingbt kevakuman 10 .2

Torr Pompa rotari tetap beroperasi mendukungfungsi pompa turbo selama MBE akrif beroperasi.Pengendalian unit generator tegangan tinggi MBEmenggunakan SIK terdistribusi telah berhasildirancangbangun clan berfungsi baik [IJ tahun 1999,

selanjutnya basil iptek ini digunakan untukmengendalikan unit vakum. Diagi"am kotak sistemkendali barn unit vakum MBE yang direncanakanditampilkan pada Gambar 2[3J.

PEMBAHASAN

Antarmuka RS 232 memang cukupsederhana!4] banyak digunakan sebagai antar mukadata, namun ada beberapa keterbatasan terutamakecepatan transfemya kurang daTi 256 Kbps clanjangkauan kabel penghubung kurang daTi 50 feet (15m), sementara itu komputer pribadi (PC) saat inisudah berkecepatan sangat tinggi. Dengan meng-gunakan kabel penghubung kualitas tinggi (kapasitasrendah, masing masing terbungkus mengurangi crosstalk] dapat meningkatkan jangkauannya.

Pada RS 232 ada dua kanal komunikasi datayang terpisah (full-duplex), dinyatakan dengan duatingkat tegangan direferensikan ke common (power/logic ground). Tingkat "Idle" (mark) adalah signaltingkat rendah terhadap common, sedangkan tingkataktive (space) adalah signal tingkat tinggi di-referensikan ke common. Ada sejumlah kebel untukjabat tangan (handshaking ). Pada awalnya RS 232diasumsikan sebagai common grown antara DTEclan TCE, tetapi dengan makin panjangnya kabelpenghubung yang antara peralatan dengan berbagaibus data yang berbeda dengan masing masing grown

akan merombak aswnsi tersebut. RS 232 dataadalah bipolar +3 hingga + 12 volt pada status ONatau level 0 (space ), sementara itu -3 hingga -12volt pada status OFF atau level 1 (mark).Peralatankomputer modern mengabaikan level negative danmenerima tegangan nol sebagai status OFF. Padakenyataannya status ON dapat dicapai sedikit kurangdari tegangan tersebut. Hal ini memungkinkanrangkaian elektronika dapat diberi daya 5VDC yangakan mendorong transfer data pada RS 232walaupun jangkauannya akan menjadi sangatmenurun. Signal keluaran berayun antara + 12 V dan-12V. Diketahui ada daerah mati (dead area) yangdirancang untuk meyerap derau (noise), besarandaerah mati ini bervariasi untuk berbagai RS 232,sebagai contoh untuk 10V punya daerah mati +0.3Vhingga -0.3V. RS 232 hanya dipakai sebagaipenghubung antara peralatan data DTE (DataTerminal Equipment) seperti komputer pribadi,printer dengan peralatan komunikasi DCE (DataCommunication Equipment) seperti Modem(Modulator Demodulator) dengan jarak kurang dari15 meter. Pertukaran data Gilakukan dua arab secaraserial, format transrnisi data dengan RS 232ditampilkan pads Gambar 3}4]

Saat menghubungi RS 232 yang berada diunit TCP 380 hams ditentukan kesamaan kecepatantransrnisinya (Baud rate) ruulai dari 75, 110, 135,150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600 hingga19200 bit per detik. Selanjutnya hams ciisamakanpula format pengiriman serialnya seperti : jumlahpanjang kata (7 atau 8), paritasnya (genap atau ganjilatau tanpa bit paritas), clan stop bit.[4].

Koneksi antara komputer dengan unit TCP380 lewat RS 232 cukup sederhana, ditampilkanpada Gambar 4.[6]

Menggunakan koneksi komputer dt'ngan TCP380 lewat RS 232 seperti Gambar 4 hanya berjarakkurang dari 15 meter, untuk menambah jangkauanjaraknya hams menggunakan antarmuka tijJe ADAM4520 232/485 converter yang selanjutnya akanmenghubungkan RS 232 di TCP 38C dengan bus RS485 SIK terdistribusi. Dengan dernikian komputerpembantu hams dilengkapi dengan antarmuka RS485 yang telah terintegrasi dalam SIK terdistribusiunit vakum yang ditampilkan pada Gambar no 2.

AhtA~e D1E

...rs232

14-

Gambar 3. Diagram kotak format transmisi data RS 232.

48Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Tekn%giAkse/erator dan AplikasinyaVol. 5. No.1. Oktober 2003.. 46 -51

Vol'Jme 5, Nomor J. Oktober 2003 ISSN 1411-1349

Gambar 4. Koneksi komputer dengan TCP 380 lewat RS 232.

Akhimya hanya dua sinyal TXD clan RXDyang aktif digunakan selebihnya tidak digunakanuntuk komunikasi RS 232 mengendalikan TCP 380.Untuk pengendalian TCP380 dalam konfigurasiSIK terdi:;tribusi program aplikasinya harnsdilengkapi dengan beberapa perintah kecil (microcommand) untuk melarik keberadaan unitADM. Unit ADAM 4520 RS-232/RS-485 convertertelah diatur daTi pabrik (default) dengan baudrate9600 bit/sec dengan alamat (address chip select) 01(hexadecima/), namun alamat tersebut dapat dirubahsecara manual sesuai yang diprogramkan. PactaGambar 5 ditampilkan hubungan antara RS-232dengan ADAM 4520 RS 232/485 converteri4].

Diskripsi masing masing kabel RS232 adalahsebagai berikur2] :

TXD Transmit data (data yang dikirimkan)

RXD Receive data (data yang terkirim)

GDN Ground (tanah)

RTS Request to send (Permintaan mengirim)

CTS Clear to send (Bersih siap kirim)

DTR Data terminal ready (data terminal siap)

DSR Data set ready (data terpilih telah siap)

DCD Data carrier detect (pembawa data terpantau)

Gambar 5. Hubungan RS 232 di Unit TCP 380 dengan RS 485 SIK terdistribusi MBE.

49

~NPERANGKAT

KERAS PENGATURAN OPERASI POMPATURBO UNIT V AKUM MBE MENGGUNAKAN SIK TERDISTRIBUSI

Sudiyanto .

Volume 5, Nomor/, Oktober2003 ISSN/4//-/349..

ke molekul gas. Putaran piringan yang mendekatikecepatan termal udara memberi arah momentum kemolekul-molekul gas melalui tumbukan, sedangkanarah sudut sudi-sudu yang berlawanan antara statordengan rotor mengakibatkan molekul-molekul gaspindah dari inlet ke outlet. Operasi yang dapatdijalankan dan TCP 380 adalah[2] :

Konfigurasi seperti pada Gambar 5 di alasjuga direncanakan untuk unit penampil tingkatkevakuman TPG 300 Balzer, menggunakanantarmuka RS 232 khusus yang terpasang di TPG300 dapat ditampilkan tingkat kevakuman unitvakum dalam sistem instrumentasi terdistribusi busRS 485 di layar monitor.

Pada beberapa jenis pompa turbo ripe barusudah disiapkan unit pengendali seperti TCP 380yang dilengkapi antarmuka ripe RS 485 agar dapatdikendalikan langsung settingnya secara remotetanpa ADAM 4520 232\485. Dengan standar bus RS485 banyak keuntungan diperoleh, jangkauan lebihjauh clan kecepatan transfemya mencapai 115,2K

bps.

Control command

-Reset

-Heater On/Off

-Stand by On/Off

-Current lock On/Off

-Run-up time monitoring On/Off

-Run-up time stop On/Off

-Current profil On/Off

-Operating medium monitoring On/Off

-Keyboard lock On/Off

-Error acknowledgment

Dari uji awal sistem MBE menunjukan bahwawalaupun tegangan pemercepat masih sekitar 200KV, tingkat kevakwnan lXlO.s Torr teganganKatoda-Anoda 11.KV yang menghasilkan berkaselektron 1, 25 mA sudah menghasilkan paparan sinargamma yang terukur oleh pengawas proteksi radiasi

cukup tinggi.

Untuk itulah sangat perlu dirancangbangunsistem kendali pompa turbo secara remotemenggunakan antarmuka RS 485, karena terbatasnyadana dan waktu masih menggunakan kamera ccrvuntuk monitoring tingkat kevakumannya. Padagilirannya monitoring dirancang dilakukan dari SIKterdistribusi, dengan menambahkan antarmuka RS232 di unit TPG 300 (unit penampil tingkatkevakuxnan) clan antarmuka AJJAM 4520 232\485converter dapat diintegrasikan kedalam SIKterdistribusi. ]adi selain sistem kendali remotemanual untuk buka\tutup kelep, onloffpornpa vakumyang sudah terpasang dilanjutkan pula denganinitialisasi operasi pompa turbo agar faktorkeselamatan lebih terjarnin dari balik tembok perisairadiasi di ruang kendali MBE. Monitoring tingkatkevakuxnan juga dirancang dapat dilakukan darikonsol kendali MBE. Perangkat lunak aplikasidalam Turbo BASIC untuk mengendalikan TCP 380lewat RS 232 khusus buatan Balzer telah tersedia,dernikian pula perangkat lunak aplikasi untuk TCP380 dalam Turbo Pascal telah dikembangkanpeneliti lain namun belurn sernpat dicoba langsung(online) karena MBE masih menjalani beamaligment. Dengan dernikian bahasan atas perangkatlunak aplikasi belurn disampaikan dalam makalah iniwalaupun hasil simulasinya memberi unjuk kerjabaik.

Saat ini sumber elektron MBE sedang terllSmeneros diuji coba untuk memperoleh hasil arabberkas elektron yang benar (beam alignment),tingkat kevakuman optimal unit vakum juga masihterns diupayakan. Walaupun telah tersedia perangkatlunak TCP 380 dalam Turbo BASIC yang telahdatang bersama RS 232 format khusus TCP 380 jugabelum dapat dicoba langsung menggunakan PC.Sebuah perangkat lunak aplikasi dalam Turbo Pascaljuga telah dikembangkan oleh mahasiswa kerjapratek barn dicoba secara simulasi. Dengandemikian perangkat lunak aplikasi komunikasi RS232 dari TCP 380 ke PC belultl dapat dicoba sertadibahas hasil kerjanya.

KESIMPULAN

-Untuk meningkatkan kinerja operasional pompaturbo menggunakan Sistem Instrumentasi ter-distribusi MBE telah dilakukan kajian perangkatkeras yang layak diaplikasikan, perangkat lunaktidak dibahas karena belum dicoba (walaupunFile aplikasi siap pakai buatan Balzer).

-Pengoperasian pompa turbo secara remotemenggunakan SIK terdistribusi meningkatkanfaktor keselamatan operator MBE, cara inimerupakan aplikasi SIK Terdistribusi yang telahberhasil dikembangkan untuk kendali GeneratorTegangan Tinggi MBE yang sedang cli.

rancangbangun.

TCP 380 [6] digunakan untuk mengontrol

pompa turbo, dapat dihubungkan dengan pemanas,pendingin udara kelep TSF 012. Dalam pompa turbodilengkapi piringan daD sudu-sudu turbiD molekulyang memampatkan gas dengan memindahkanmomentum dart putaran kecepatan tinggi sudu-sudu

-

50Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah TeknologiAkselerator dan AplikasinyaVol. 5. No. J. Oktober 2003.. 46 -51

Volume 5, Nomor J, Oktober 2003 ISSN 1411-1349

UCAP AN TERIMA KASIHTANYAJAWABPenulis mengucapkan terima kasih kepada

saudara Andi Purwanto mahasiswa Program StudiFisika Jurusan Teknik Fisika Universitas GadjahMada yang telah membantu mengembangkanperangkat lunak aplikasi serta menguji simulasiuntuk kendali TCP 380 (dalam Turbo Pascal).

Sayono-Mengapa system itu dilakukan?

Sudiyanto-Saat operasi MBE menghasilkan gas ozon dan

sinar y. Tegangan tinggi bisa mencapai 350kVolt. Hal-hal tersebut sangat berbahaya untukpetugas operator MBE, sehingga hams berada dimang kendali dibalik tembok perisai radiasi dimang kendali.

ACUAN

Djasiman-Apa manfaat system ini dibuat?

Sudiyanto-Manfaat pengaturan operasi pompa vakum turbo

menggunakan SIK terdistribusi:

.Menghindari paparan sinar y daD gas ozonyang berbahaya daD tegangan tinggi 350 kVolt.

.Meningkatkan factor keselamatan operatoryang tidak boleh berada diruangan MBE, harnsdikendalikan daTi ruang kendali MBE dibalikperisai radiasi.

[1] EKO PRIYONO, Pembuatan Sistem KendaliGenerator Tegangan Tinggi MBE 350keVlIOmA, Skripsi S-1 Mahasiswa TeknikNuklir UGM Th. 1999.

[2] ANDI PURW ANTO, Embaded Kontrol SistemUntuk Sistem Vakum Dengan Pompa TurboMolekul, Laporan Kerja Praktek Program SwdiFisika Teknik, Fakultas Teknik UGM Th. 2001.

[3] SUDIY ANTO, Uji Awal SIK Unit Vakum MBE350 KeV\JO mA Tipe Remote Manual, ProsidingPPI P3TM BATAN Yogyakarta, 8-Juli 2003.

[4] Internet http:// WWW.Shadownet.RS 232.ComRS 232C Tutorial on Data Interface and Cable,(II pages download).

[5] Manual Instruction Bal1ers Instrument TPG300 Vacuum Monitor.

[6] Manual Instruction Pfeiffer Instrument TCP-380 Turbo Pump Controller.

KAJIAN PERANGKAT KERAS PENGATURAN OPERASI POMPATURBO UNIT V AKUM MBE MENGGUNAKAN SIK TERDISTRlBUSI

Sudivanto .

51