MODEL AUTOMATA PENGOPERASIAN DAN PERSIAPAN UNTAI UJI TERMOHIDRAULIKA BETA

PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 27 Juli 2011

MODEL AUTOMATA PENGOPERASIAN DAN PERSIAPAN UNTAI UJI TERMOHIDRAULIKA BETA Kussigit Santosa Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir-BATAN, PUSPIPTEK Serpong, Tangerang, 15310 E-mail : [email protected]

ABSTRAK MODEL AUTOMATA PENGOPERASIAN DAN PERSIAPAN UNTAI UJI TERMOHIDRAULIKA BETA.Telah dilakukan pemodelan prosedur persiapan dan pengoperasian fasilitas eksperimen Untai Uji BETA. Untai Uji BETA (UUB) merupakan sarana eksperimen yang digunakan untuk penelitian dan pemahaman fenomena reflooding yang terjadi pada bundel bahan bakar PWR selama post-LOCA. Untuk mendukung keandalan pengoperasian UUB maka sangat penting untuk dilakukan pemodelan pengoperasian dan persiapan menggunakan automata. Metodologi yang digunakan adalah pemodelan langkah-langkah setiap persiapan dan pengoperasian UUB. Sedangkan tujuan dengan didapatkannya pemodelan ini diharapakan bisa menjadi masukan untuk otomatisasi UUB pada langkah selanjutnya. Hasil akhir dari kegiatan ini adalah model automata yang berupa kondisi sukses apabila langkah-langkah itu dimulai dari state awal dan berakhir di state akhir. Kata kunci : pemodelan automata, Untai Uji BETA

ABSTRACT AUTOMATA MODEL ON OPERATION AND PREPARATION BETA TEST LOOP TERMOHIDRAULIKA. Automata modeling has been done on the preparation and operation procedures of experimental facilities BETA Test Loop. BETA Test Loop (UUB) is an experimental facility used for the study and understanding reflooding phenomena that occur in PWR fuel bundles during the post-Loca has been fabricated. To support the operation reliability of the UUB then it is very important to do modeling and the preparation operations using automata. The methodology used is modeling the steps of each preparation and operation of UUB. While the goal with the acquisition is expected to modeling can be input for automation UUB in the next step. The end result of this research is a model of automata in the form of the condition of success if the steps that starts from the initial state and ends in final state. Keywords: automata modeling, BETA Test Loop

PENDAHULUAN

U

ntai Uji BETA (UUB) adalah sarana eksperimen yang digunakan untuk penelitian dan pemahaman fenomena reflooding yang terjadi pada bundel bahan bakar PWR selama postLOCA. Disain, fabrikasi, instalasi, karakterisasi dan eksperimen telah selesai dikerjakan pada tahun penelitian sebelumnya. Riset yang dilakukan pada UUB ditujukan selain untuk pemahaman Kussigit Santosa

fenomena melalui pengamatan langsung, juga untuk memperoleh data perbandingan untuk pemodelan numerik[1]. Fenomena ini sangat penting apalagi setelah terjadinya kecelakaan pelelehan reaktor PLTN di Fukushima Jepang. Namun sampai saat ini prosedur persiapan dan pengoperasian masih dilakukan secara manual. Untuk membantu dan mempermudah para operator UUB maka pada kegiatan ini akan dilakukan kegiatan pengembangan otomatisasi.

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal 317


Pengembangan ini direncanakan dalam beberapa tahapan, tahap yang paling pertama adalah pemodelan dari sistem persiapan dan pengoperasian UUB . Pada langkah selanjutnya adalah menindak lanjuti model yang sudah didapatkan. Ada beberapa metode pemodelan untuk mengembangkan suatu sistem diantaranya adalah pemodelan Finite State Automata (FSA). Metodologi yang digunakan adalah pemodelan masing-masing kedudukan atau tahapan-tahapan pengoperasian dengan aturan Finite state Automata dimana setiap kedudukan akan dilambangkan dengan satu state. Finite State Automata atau yang lebih dikenal dengan istilah automata pada bidang sain komputer selama ini lebih banyak diterapkan dalam bidang recognizer khususnya dalam pengembangan sebuah compiler, juga dapat digunakan untuk melakukan pemodelan dan pendekatan pemecahan masalah yang berkaitan dengan aplikasi di dalam bidang kecerdasan buatan[2]. Automata pada dasarnya adalah ilmu pemodelan. Pemodelan dalam automata adalah berurut (sekuensial) dan setiap kondisi atau keadaan digambarkan dengan lingkaran-lingkaran state[3]. Tujuan pemodelan persiapan dan prosedur pengoperasian UUB ini adalah untuk mendapatkan model automata yang menggambarkan urutan-urutan keadaan persiapan dan pengoperasian UUB. Sedangkan hasil yang diharapkan adalah berupa diagram automata untuk prosedur persiapan dan pengoperasian UUB. Diagram automata ini juga diharapkan menjadi masukan untuk pengembangan otomatisasi prosedur persiapan dan pengoperasian UUB di masa datang.

•

Kelakuan mesin bergantung pada rangkaian masukan yang diterima mesin tersebut. • Setiap saat, mesin dapat berada pada satu status tertentu dan dapat berpindah ke status baru karena adanya perubahan input. • Rangkaian input (diskrit) pada mesin automata dapat dianggap sebagai bahasa yang harus “dikenali” oleh sebuah automata. Setelah pembacaan input selesai, mesin automata kemudian membuat “keputusan” . Untuk mempermudah batasan suatu automata, maka didefinisikan sebagai F = (Q, Σ, S, M, F) dengan Q = himpunan hingga state (keadaan) Σ = himpunan input S ε Q adalah state awal M = Q x Σ Q adalah fungsi transisi F = himpunan state akhir Suatu automata dapat direpresentasikan dalam bentuk bagan sebagai suatu graf yang diberi label dan disebut dengan graf transisi. Dalam graf transisi ini simpul adalah state dan label dari sisi menyatakan fungsi transisi, contoh graf transisi FSA dapat dilihat pada Gambar 1.

TEORI Finite State Automata (FSA)[1,2] Pemodelan menggunakan automata sekarang banyak dipergunakan seiring dengan berkembangnya dunia digital (komputer). Salah satu aspek penting pada pemodelan menggunakan automata adalah pemodelan menjadi lebih mudah dilakukan karena automata cara kerjanya bersifat sekuensial (urut) yang menerima input dan mengeluarkan output, keduanya dalam bentuk diskrit sehingga lebih gampang untuk ditelusuri seandainya terjadi kesalahan operasi. Demikian juga prosedur persiapan dan pengoperasian UUB bersifat sekuensial sehingga pemodelan dengan automata dapat diharapkan akan lebih mudah. Automata mempunyai sifat-sifat :

Buku I hal 318

*

*

Gambar 1. FSA penerima aa | bb Gambar 1. diatas dapat didefinisikan secara formal sebagai berikut : Q = {0, 1, 2, 3, 4} Σ = {a,b} S=0 F = {2, 4} M = diagram transisi dapat dilihat pada Tabel 1

ISSN 1410 – 8178

Kussigit Santosa


TATA KERJA

Tabel 1. Diagram Transisi M

a

b

0 1

∅

∅

2

2

3

∅

∅

4

2

∅

Kegiatan dimulai dengan mempelajari dan identifikasi fasilitas eksperimen untai uji termohidraulika BETA. Dari hasil identifikasi didapatkan bahwa untuk pengoperasian UUB dapat dibagi menjadi dua tahap , yaitu tahap pertama adalah langkah persiapan dan langkah kedua adalah pengoperasian UUB. Dari masingmasing tahap ini kemudian dimodelkan dengan automata.

∅ 4 4

Untai Uji Termohidraulika BETA[1,4] Untai Uji BETA (UUB) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2 adalah sarana eksperimen yang dapat digunakan untuk penelitian dan pemahaman fenomena reflooding yang terjadi pada bundel bahan bakar PWR selama postLOCA. Untai Uji Termohidraulika BETA terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu: (1). Kanal uji yang memuat bundel uji, (2). Pemanas mula (preheater) (3). Pompa sirkulasi, (4). Penukar kalor untuk membuang panas ke sistem sekunder, dan (5). Katup untuk mengatur aliran fluida. Kanal uji dibuat transparan dari tabung kwarsa untuk memudahkan visualisasi menggunakan kamera video. Bundel uji terdiri dari satu sampai empat batang pemanas dengan daya panas total sekitar 8 kW. Pompa sirkulasi merupakan pompa sentrifugal yang laju alirnya dapat divariasikan hingga 50 lt/menit. Pemanas mula mempunyai daya maksimum sekitar 47 kW. Sistem pemipaan digunakan tabung yang dibuat dari SS 316 dengan ukuran diameter ¾ inc. Penukar kalor merupakan jenis lawan arah kapasitas lebih kurang 70 kW, dengan luas permukaan 20600 cm2.

Pada langkah pertama, urutan yang harus dikerjakan adalah sebagai berikut : - Pengecekan tangki air, level air harus pada batas minimal - Pengecekan valve, dapat dilihat pada Tabel 2 Tabel 2. Pengaturan katup pada saat persiapan Valve (V) V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

Kondisi (buka/tutup) Tutup Buka Tutup Tutup Tutup Buka Tutup Tutup

-

Penyalaan pompa ( Pompa on) Penyalaan preheater ( preheater on) Penyalaan cooler ( cooler on) Pada langkah kedua : - Pengecekan pompa (laju debit airnya diatur) - Pengecekan cooler (Suhu air diatur ) - Pengecekan valve, dapat dilihat pada Tabel 3

Gambar 2. Diagram alir Untai Uji BETA[1,4].

Kussigit Santosa

ISSN 1410 – 8178

Buku I hal 319


Tabel 3. Pengaturan katup pada saat operasi Valve (V)

-

2.

Menganalisis model tersebut serta mencari beberapa teknik penyelesaian yang sesuai. 3. Merepresentasikan pengetahuan yang perlu untuk menyelesaikannya. 4. Memilih teknik penyelesaian yang terbaik. Untuk menyelesaikan pemodelan ini maka dilakukan langkah-langkah sebagai berikut :

Kondisi (buka/tutup)

V1

Buka

V2

Tutup

V3

Tutup

V4

Buka

V5

Tutup

V6

Buka

V7

Tutup/buka

V8

buka

Mendefenisikan model Dimulai dari pemodelan katup 1 sampai dengan katup 8 dengan state q1 sampai state q8. Dan seterusnya. Pemodelan state ini dapat dirangkum dan dapat dilihat pada Tabel 4.

state

keterangan

q1

Katup 1 (V1)

q2

Katup 2 (V2)

q3

Katup3 (V3)

q4

Katup 4 (V4)

q5

Katup5 (V5)

q6

Katup 6 (V6)

Menentukan fungsi transisi untuk masingmasing keadaan Fungsi transisi sistem instrumentasi UUB untuk prosedur persiapan pengoperasian. Dapat dilihat dan ditunjukkan pada Tabel 5. Penentuan fungsi transisi dan diagram automata harus mengikuti prosedur persiapan operasi dan disesuaikan dengan aturan automata. Pada Tabel 5 dan Gambar 2 dapat dijelaskan secara singkat adalah sebagai berikut, posisi awal dimulai dari kondisi awal q1(katub 1) jika kondisi q1 membuka maka automata harus bertransisi ke kondisi q13 ( gagal) sedangkan kalau kondisi q1menutup maka automata harus bertransisi ke state q2 (katub 2). Kondisi q2 juga perlu di cek apakah membuka atau menutup, kalau q2 membuka (on) maka state q2 harus pindah ke q3 (katup 3) dan jika menutup maka state harus pindah ke q13 (gagal) dan seterusnya. Transisi yang sukses adalah apabila penulusuran state ini dimulai state awal(q1) dan berakhir pada state akhir (q11). Hasil yang sukses ini dapat digambarkan pada Gambar 3. Pengaturan fungsi transisi pada saat persiapan operasi dapat dilihat pada Tabel 5.

q7

Katup 7 (v7)

Tabel 5. Fungsi transisi pada saat persiapan operasi

q8

Katup 8 (V8)

q9

Tangki

State

On (1)

Off (0)

q10

Coller

q1

q13

q2

q11

Preaheater

q2

q3

q13

q12

Pemanas bundel Uji

q3

q13

q4

q13

gagal

q4

q13

q5

Pengoperasian pemanas budel uji

Tabel 4. Aturan Aturan pemodelan

q5

q13

q6

HASIL DAN PEMBAHASAN

q6

q7

q13

Secara umum untuk membangun suatu sistem pemodelan, perlu dipertimbangkan 4 hal yaitu: 1. Mendefenisikan model dengan tepat. Pendefenisian ini mencakup spesifikasi yang tepat mengenai keadaan dan solusi yang diharapkan.

q7

q8

q13

q8

q13

q9

q9

q10

q13

q10

q11

q11

q11

q11

q11

Buku I hal 320

ISSN 1410 – 8178

Kussigit Santosa


Sedangkan untuk pemodelan saat pengoperasian UUB dapat dijelaskan secara singkat adalah sebagai berikut, posisi awal dimulai dari kondisi awal q1(katub 1) jika kondisi q1 membuka maka automata harus bertransisi ke kondisi q2 (katub 2) sedangkan kalau kondisi q1menutup maka automata harus bertransisi ke state q13 ( gagal). Kondisi q2 juga perlu di cek apakah membuka atau menutup, kalau q2 membuka maka state q2 harus pindah ke q13 (gagal) dan jika menutup maka state harus pindah ke q3 (katup 3) dan seterusnya. Transisi yang sukses adalah apabila penulusuran state ini dimulai dari state awal(q1) dan berakhir pada state akhir (q11). Hasil yang sukses ini dapat digambarkan pada Gambar 3. Sedangkan pengaturan fungsi transisi pada saat operasi dapat dilihat pada Tabel 6. Penggambaran diagram fungsi transisi

Penggambaran diagram fungsi transisi saat pengoperasian UUB

Gambar 4. Diagram Automata Saat Operasi UUB Dan dapat dinyatakan dalam bentuk formal adalah F({q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8,q9,q10,q11,q12}, {0,1}, S = q1 , F={q12}, M) dan yang mempunyai fungsi transisi (M) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 6. Sedangkan untuk diagram alir untuk pengendalian persiapan dan pengoperasian fasilitas eksperimen UUB dapat digambarkan sebagai Gambar 5 berikut :

Gambar 3. Diagram Automata Persiapan Operasi UUB Tabel 6. Fungsi transisi pada saat operasi state

On (1)

Off (0)

q1

q2

q13

q2

q13

q3

q3

q13

q4

KESIMPULAN DAN SARAN

q4

q5

q13

q5

q6

q13

q6

q7

q13

q7

q8

q8

q8

q9

q13

q9

q10

q13

q10

q11

q11

q11

q12

q12

q12

q12

q12

Pemodelan automata pada pengoperasian dan persiapan Untai Uji Termohidraulika BETA telah dibuat. Hasil yang diperoleh merupakan model automata pengoperasian yang dapat dinyatakan dalam bentuk formal F = ({q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8, q9,q10,q11,q12}, {0,1}, S = q1 , F={q12}, M) dan yang mempunyai fungsi transisi (M) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 6. Sedangkan model automata untuk persiapan dapat dinyatakan dalam bentuk F=({ q0,q1,q2,q3,q4,q5,q6,q7,q8, q9,q10,q11,q12}}, {0,1}, S = q1 , F={q12}, M) dan yang mempunyai fungsi transisi (M) seperti yang ditunjukkan pada Tabel 5

Kussigit Santosa

Gambar

ISSN 1410 – 8178

5. Diagram alir pengoperasian UUB

persiapan

dan

Buku I hal 321


UCAPAN TERIMA KASIH Kami mengucapkan banyak terima kasih kepada bapak Ir. Khairul Handono, M.T. atas segala bantuannya, serta kepada rekan-rekan di Bidang Operasi Fasilitas PTRKN BATAN . DAFTAR PUSTAKA 1. KHAIRUL H dkk.,”Simulasi Fenomena Loca di Teras Reaktor Melalui Pemodelan Eksperimental. (II). Rancang Bangun Untai Uji BETA”, Prosiding Presentasi Ilmiah Teknologi Keselamatan Nuklir V, Serpong, 2000. 2. Firrai Utirartatmo Teori Bahasa dan otomata, , J&J Learning , Edisi pertama, Cetakan pertama, 2001 3. Automata Bahasa Formal dan kompilasi, D. Suryadi H. S, Gunadarma , Edisi pertama, Cetakan ketiga, Juli 1994 4. Agus Nur Rachman, Khairul Handono, dkk, “Disain Sistem SCADA pada Untai Uji Komponen Menggunakan Cimon V2.4.”, Seminar PTAPB Yogyakarta, 2009

Buku I hal 322

ISSN 1410 – 8178

Kussigit Santosa

MODEL AUTOMATA PENGOPERASIAN DAN PERSIAPAN UNTAI UJI TERMOHIDRAULIKA BETA

Recommend Documents