162 ISSN 0216-3128 I. Wayan Widiana, dkk. RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL TRANSFER TARGET CAIR UNTUK PRODUKSI RADIOISOTOP F-18 (FLUOR-18) PADA FASILITAS SIKLOTRON I. Wayan Widiana, Cahyana a., Artadi Heru w., Sofyan S. Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka BATAN, Serpong, 15313 Email : wayan_nane@batan.go.id ABSTRAK RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL TRANSFER TARGET CAIR UNTUK PRODUKSI F-18 PADA FASILITAS SIKLOTRON. Sistem kontrol transfer target cair merupakan salah satu bagian penting dari empat bagian sistem pada sistem transfer target cair yang sedang dibangun di dalam fasilitas siklotron. Sistem kontrol ini bertujuan untuk mengendalikan semua bagian sistem pada sistem transfer target cair sehingga memenuhi logika proses yang disepakati. Metode yang digunakan berupa penggunaan Programmable Logic Controller (PLC) sebagai basis pengendalian yang ditunjang dengan pemrograman logika proses dari sistem transfer target cair. Hasil yang diperoleh adalah sebuah sistem kontrol yang telah dilakukan uji fungsi dengan simulasi fungsi input dan fungsi output. Kata kunci : PLC, Sistem kontrol, Sistem transfer target cair ABSTRACT CONTROL SYSTEM DESIGN FOR LIQUID TRANSFER TARGET FOR PRODUCTION OF F-18 IN CYCLOTRON FACILITIES. Liquid transfer target control system is one important part of the four parts of the system on the liquid transfer target system that is being built at the cyclotron facility. The control system aims to control all parts of the system at the liquid transfer target system that meets the agreed process logic. The method used is the use of Programmable Logic Controller (PLC) as a control base which is supported by the programming logic of the process of liquid transfer target system. The result is a control system that has been tested with simulation of input functions and output functions. Key word : PLC, Control System, Liquid Target Transfer System PENDAHULUAN S ebuah sistem transfer target cair sedang dibangun di Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka (PRR), BATAN. Fasilitas ini dibangun untuk menunjang pengembangan proses produksi radioisotop F-18 (Fluor-18) dari sasaran H 18 2 O diperkaya yang dipakai untuk sediaan radiofarmaka FDG ([F-18] deoksifluoroglukosa). Penembakan proton terhadap target air yang mengandung isotop 18 O di dalam sistem siklotron menghasilkan produk F-18 [1]. Sementara ini proses pengambilan hasil produk F-18 masih manual sehingga menyebabkan adanya risiko pekerja produksi terpapar radiasi tinggi. Sistem transfer target cair memiliki empat bagian penting yaitu; sistem pengisian dan pengosongan target cair, sistem udara bertekanan, sistem penerima rabbit kapsul, dan sistem kontrol. Sistem kontrol berfungsi untuk mengendalikan semua proses yang terjadi pada sistem pengisian dan pengosongan target cair, sistem udara bertekanan, dan sistem penerima rabbit kapsul. TEORI Programmable Logic Controller (PLC) PLC dalam aplikasinya akan mengimplementasikan logika-logika proses sepertinya umumnya sistem kontrol. Logika proses tersebut disusun dalam program bertingkat seperti tangga yang disebut diagram tangga (ladder diagram) [2]. Program diagram tangga tersebut ditanamkan ke dalam PLC dan pada saat PLC dihidupkan maka PLC akan mengatur urutan proses yang terjadi pada sistem yang sedang dikendalikan. Sebuah PLC memiliki unit input dan unit output (I/O) dimana jumlah I/O menunjukkan kapasitas PLC tersebut [3]. Pada dasarnya PLC mengatur hubungan antara unit input dengan unit output. Sebagai contoh, jika input 1 aktif maka PLC akan memerintahkan output 5 untuk aktif. Biasanya input akan terhubung dengan sensor-sensor seperti limit switch, pressure switch, auxilary relay/contactor, dan sebagainya. Sedangkan unit output dapat tersambung dengan motor, solenoid, dan sebagainya [4]. Prinsip dasar PLC dapat dilihat pada Gambar 1.
I. Wayan Widiana, dkk. ISSN 0216-3128 163 TATA KERJA Gambar 1. Prinsip Dasar PLC Bahan dan Peralatan Bahan dan peralatan yang digunakan dalam pembuatan unit kontrol sistem transfer target cair adalah sebagai berikut; PLC CJ1M- CPU 11, Power Supply PLC CJ1W-PA202, Digital Input Unit CJ1W- ID 211, Digital Output Unit CJ1W-OC211, Relay 24 VDC, Power Supply 24 VDC, Box Panel, dan Tool Set. Langkah Pembuatan Unit Kontrol Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan unit kontrol sistem transfer target cair adalah sebagai berikut; pembuatan deskripsi sistem transfer target cair, pembuatan flow chart, pembuatan software (pemrograman diagram tangga), pembuatan hardware (instalasi unit kontrol), dan simulasi unit kontrol. Deskripsi Sistem Transfer Target Cair Deskripsi sistem transfer target cair yang telah disetujui oleh tim pembuatan sistem transfer target cair adalah sebagai berikut : 1. Saat tombol start ditekan, lampu indikator hijau menyala, kompresor beroperasi, Solenoid SV1 (katup pengisian target cair) terbuka, dan solenoid SV4 (katup pembuangan udara) terbuka, serta motor M1a (motor pengisian) bergerak sampai batas level (L2) tercapai. 2. Saat limit switch L2 aktif, motor M1a berhenti, interupsi terjadi selama proses iradiasi berlangsung (menekan tombol start interupsi ). 3. Setelah iradiasi selesai (tombol stop interupsi ditekan), maka; motor M2a (pemindah vial ke posisi jarum) bergerak sampai batas yang diatur oleh L3 4. Saat limit switch L3 tercapai, motor M2a berhenti, Solenoid SV3 (katup pengisian vial) terbuka, Solenoid SV4 tertutup, Solenoid SV2 (pembuangan udara) terbuka, Solenoid SV1 tertutup, Motor M3a (penggerak jarum turun) bergerak sampai batas L6 tercapai. 5. Saat limit switch L6 tercapai, maka; motor M3a berhenti, motor M3b (penggerak jarum naik) bergerak sampai batas L5 tercapai. Solenoid SV3 dan SV2 tertutup. Kemudian motor M2b (pemindah vial ke posisi rabbit) bergerak sampai batas L4 tercapai. 6. Saat limit switch L4 tercapai, maka; motor M2b berhenti, motor M4a (pemindah rabbit ke posisi stasiun pelepasan) bergerak sampai L8 tercapai. 7. Saat limit switch L8 tercapai, maka; motor M4a berhenti, solenoid kompresor SV5 terbuka seketika untuk melempar rabbit ke stasiun penerima. SV5 tertutup kembali setelah sensor rabbit (L9) sebelum sampai stasiun penerima aktif. 8. Saat L9 aktif, maka; sistem transfer target cair kembali ke keadaan awal yaitu; M1b bergerak sampai L1 tercapai, motor M4b bergerak keposisi M4a sampai batas L7. Deskripsi tersebut masih mempunyai kemungkinan untuk berubah sesuai kenyataan di lapangan mengingat belum semua unit yang merupakan bagian-bagian dari sistem transfer target cair selesai secara sempurna. Akan tetapi perubahan yang terjadi tidak menjadi sulit karena perbaikannya cukup dengan merubah atau mengedit program tangga dan menanamkan kembali ke dalam PLC. Sedangkan instalasi hardware tidak mengalami perubahan. Flow Chart Sistem Kontrol Transfer Target Cair Flow chart mengacu pada deskripsi yang telah dibuat sebelumnya. Flow chart mempunyai fungsi yang sangat penting selain deskripsi karena dapat memperlihatkan step-step yang terjadi sehingga akan lebih mudah untuk menterjemahkannya ke dalam bahasa pemrograman. Flow chart sistem kontrol transfer target cair diperlihatkan pada Gambar 2. Dari Gambar 2 dapat dilihat bahwa saat tombol start ditekan proses yang terjadi adalah proses start up sistem transfer target cair dan proses loading target cair (H 2 18 O) ke target chamber pada fasilitas siklotron. Kemudian terjadi proses iradiasi terhadap target cair yaitu H 2 18 O. Target cair yang telah diiradiasi kemudian dimasukkan ke dalam vial. Vial terisi target cair dimasukkan ke dalam rabbit capsule, kemudian rabbit capsule dipindahkan ke stasiun pengiriman. Rabbit capsule pada stasiun pengiriman dihentak oleh udara bertekanan agar terkirim ke stasiun penerima. Hentakkan udara bertekanan akan berhenti pada saat rabbit capsule terdeteksi oleh sensor yang berada dekat dengan stasiun penerima. Sensor tersebut berfungsi juga sebagai sensor akhir proses sehingga sistem transfer target cair akan kembali ke keadaan awal dan akhirnya berhenti (OFF). Software Hasil pemrograman diagram tangga yang diperoleh dapat dilihat pada Gambar 3, Gambar 4, dan Gambar 5. Program diagram tangga tersebut selanjutnya akan ditanamkan ke dalam PLC. Perubahan atau edit program dapat terjadi sewaktu-
164 ISSN 0216-3128 I. Wayan Widiana, dkk. waktu, tetapi edit program dapat dilakukan pada saat PLC sedang bekerja (mode MONITOR) dengan mengaktifkan Online Edit. Secara Offline sebenarnya lebih aman karena sistem kontrol tidak sedang beroperasi, hanya saja harus dilakukan download ulang program yang sudah diedit agar tersimpan di dalam PLC. Hal ini akan memerlukan waktu lebih lama. Gambar 2. Flow chart sistem kontrol transfer target cair Gambar 3. Pemrograman diagram tangga sistem kontrol transfer target cair Gambar 4. Lanjutan pemrograman diagram tangga sistem kontrol transfer target cair
I. Wayan Widiana, dkk. ISSN 0216-3128 165 Gambar 5. Lanjutan pemrograman diagram tangga sistem kontrol transfer target cair Hardware Hasil pembuatan hardware yang dimaksud adalah instalasi unit PLC sampai dengan instalasi relay-relay yang akan disambung ke beban seperti solenoid dan motor. Hardware tersebut dikemas dalam sebuah kotak panel seperti terlihat pada Gambar 6. Gambar 6. Instalasi panel kontrol dengan unit PLC sebagai komponen utama HASIL DAN PEMBAHASAN Uji Fungsi Untuk sementara uji fungsi dilakukan dengan memberikan sinyal input pada setiap poin masukan pada PLC serta mengamati respon yang terjadi terhadap relay-relay yang terhubung dengan bagian keluaran pada PLC. Hasil uji fungsi dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Hasil uji fungsi sistem kontrol dengan metode simulasi NO INPUT OUTPUT 1 2 3 4 5 6 Tombol start diaktifkan dengan memberi sinyal input PLC pada alamat 00 Limit Switch L2 diaktifkan dengan memberi sinyal pada alamat input 01 Tombol start interupsi aktif dengan memberi sinyal pada alamat 02 Tombol stop interupsi aktif dengan memberi sinyal alamat 03 Limit Switch L3 aktif dengan memberi sinyal alamat 04 Limit Switch L6 aktif dengan memberi sinyal alamat 05 Output dengan alamat 10.00 menyala dan relay yang terhubung dengannya aktif, relay tersebut akan terhubung dengan lampu indikator ON warna hijau. Output alamat 10.01, 10.02, 10.03, 10.04 aktif Relay terhubung dengan alamat 10.01 menyala, relay ini mewakili kompresor Relay terhubung degan alamat 10.02 aktif, relay ini mewakili Solenoid SV1 Relay terhubung degan alamat 10.03 aktif, relay ini mewakili Solenoid SV4 Relay terhubung degan alamat 10.04 aktif, relay ini mewakili motor M1a Alamat 10.04 mati Output alamat 11.01 aktif, dan mengaktifkan juga relay yang terhubung dengan alamat 11.01 serta lampu interupsi Maka alamat 10.05, dan relay yang terhubung dengan motor M2a tidak bisa aktif sampai tombol stop interupsi ditekan (aktif). Maka alamat 10.05, dan relay yang terhubung dengan motor M2a aktif Alamat 10.05 mati Alamat 10.08, 10.09, dan 10.10 aktif Relay yang aktif adalah relay M3a, SV2, dan SV3 Alamat 10.08, 10.09, dan 10.10 mati Relay M3a, SV2, dan SV3 mati Alamat 10.11 aktif Relay M3b aktif
166 ISSN 0216-3128 I. Wayan Widiana, dkk. NO INPUT OUTPUT Alamat 10.11 mati 7 Limit Switch L5 aktif dengan Relay M3b mati memberi sinyal alamat 06 Alamat 10.12 aktif Relay M2b aktif 8 9 10 11 Limit Switch L4 aktif dengan memberi sinyal 07 Limit Switch L8 aktif dengan memberi sinyal alamat 08 Limit Switch L9 aktif dengan memberi sinyal alamat 09 Limit Switch L1 dan L7 aktif dengan memberi sinyal 10 dan 11 Alamat 10.12 mati Relay M2b mati Alamat 10.13 aktif Relay M4a aktif Alamat 10.13 mati Relay M4a mati Alamat 10.14 aktif Relay SV5 aktif Alamat 10.14 mati Relay SV5 mati Alamat 10.15 dan 11.00 aktif Relay M1b dan M4b aktif Alamat 10.01 mati Relay kompresor mati Alamat 10.15 dan 11.00 mati Relay M1b dan M4b mati Alamat 10.00 mati Relay lampu indikator hijau mati Sistem kontrol mati Uji fungsi tersebut telah sesuai dengan deskripsi serta flow chart yang telah dibuat. Namun sistem kontrol belum dapat dikatakan sempurna karena masih memerlukan uji fungsi kembali pada saat sistem kontrol tersebut sudah terkoneksi dengan semua sistem yang ada dalam sistem transfer target cair. Beberapa perbaikan atau edit program mungkin diperlukan yang tentunya disesuaikan dengan karakteristik masing-masing komponen yang dikendalikan. KESIMPULAN Telah dilakukan rancang bangun sistem kontrol transfer target cair untuk produksi F-18 pada fasilitas siklotron dengan hasil berupa deskripsi, flow chart, software, dan hardware. Tingkat keberhasilan diuji dengan metode simulasi fungsi dari sinyal input yang diberikan pada PLC dengan respon yang terjadi pada output PLC. Penyempurnaan masih perlu dilakukan mengingat sistem kontrol tersebut belum terintegrasi dengan sistem lainnya atau belum menjadi kesatuan utuh dalam sistem transfer target cair. DAFTAR PUSTAKA 1. CAHYANA, AR, dkk., Pembuatan Sistem Transfer Target Cair pada Fasilitas Siklotron, Laporan Teknis Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka, BATAN, 2011 2. ANONIM, OMRON Training Manual, Omron-Indonesia Representative Office, Omron- Indonesia, 1997 3. ANONIM, PLC & HMI Integration Training Manual, Omron-Indonesia, Jakarta, Januari 2005 4. ANONIM, General Selection Guide, Omron- Indonesia, Jakarta, November 2004 TANYA JAWAB Suroto Apa manfaatnya desain ini kalau diaplikasikan? I Wayan WIdiana Manfaatnya adalah agar sistem transfer target cair secara utuh dapat beroperasi dengan otomatis. Rochim Hasil produk F-18 masih lemah sehingga pekerja terpapar radiasi tinggi bagaimana dengan keselamatan pekerja. I Wayan WIdiana Hal itu tercantum dalam pendahuluan, artinya itulah yang melatarbelakangi dibuatnya rancang bangun sistem control tsb, yaitu agar sistem bekerjanya otomatis sehingga mengurangi resiko pekerja terpapar radiasi.