Prosiding Pertemllan don Presentasi /lmiah

PPNY.BATAN, Yogyakarta 13.25 April /996 Bllkll I 233

RANCANGAN SISTEM INTERFACE MULTI KANALTIPEINDUSTRI MENGGUNAKAN PCXU-205 SLOT EXPANSIONCHASSIS ADVANTECH

SudiyantoPPN}'-J3AT4N P,O,Box IOOS I'ogyakarta 55010

ABSTRAK

RANCANGA'/\' SISTEM INTERFACE MULTI KANAL TIPE INDUSTRI MENGGUNAKAN PCXU-205SLOT EXPANSION CHASSIS ADJIANTECH. Te/ah dikembangkan rancangan sistem interfaceindllstri mulli kanallerdiri dari 48 buah kanaI AID 12 bi! don 32 buall keluaran digital yang disusundari 3 buall PCLD.889 muxlprogramable gain. 2 bllah PCLD.786 driver relay, 2 buah PCL-718 ADC-12 bit sepasang PC-AT bus expansion kit PCX.795 don PCXU-205 slot expansion chassis. Seluruh sistemilllerface beroperasi pada IBM-PC/AT 486 DX yang akan mendukung otomatisasi instrumentasi mesinberkas elektron 500 KeVIIO mA rancangan PPNY.BATAN.

ABSTRACT

AS I.VDUSTRIALMULTI CHANNEL INTERFACES SI'STEM B}f USING PCXU-205 SLOT EXPANSIONCHASSIS ADI 'Al-.'TECH. An industrial multi channel interfaces syslem consists of 48 inplll AID 12 bi!and 32 digital Oll/pUIconstructed from 3 PCLD-889 muxlprogrammable gain cards. 2 PCLD.786 driverrelay cards. 2 PCL- 718 ADC-12 bit cards. a pair of PCX-795 PC-AT bus expansion kit, PCXU.205slot expansion chassis, The ill/erfaces system operates on an IBM-PCIAT 486 DX supports aninstrumentallon alltomation of500 KeVllO mA electron beam machine designed by PPNY.BATAN.

PENDAHULUAN

Da'am rancangan otomatisasi instrumentasimesin berkas elektron 500 KeY/IO mA yang

sedang dikembangkan PPNY-BATAN telahditentukan penggunaan interface tire industribuatan Advantech. Sesuai dengan terbatasnya danaperalatan untuk setiap tahun anggaran makapengadaan interface yang diperlukanpun melaluibeberapa tahapan. Interface PCL-718 ADC-12bit adalah inti pengolah data analog ke digitalyang menjadi pusat pengaturan infonnasipengendalian baik dati lust maupun langkah spayang perlu dilakukan sesuai dengan data referensiyang telah dimasukan dalam program aplika-sinya. Mengingat PCL-718 hanya memiliki 16 bushmasukan AID clan 16 keluaran digital sementarasistem instrumentasi yang dirancangakanmemonitor sekitar 48 titik pantau clan sekitar 16titik pengendalian maka perlu ditempuh carspenggandaan kanal 1/0 tersebut. Dari hasilpenelitian tahun lalu telah dikuasai tehnikpenggandaan masukan AID hingga 48 bush kanalmenggunakan rigs bush PCLD-889 Multiplexerl

programable gain dan meningkatkan days digitaloutput menggunakan PCLD-786 Driver relay.Untuk mengatasi menurunnya kemampuanpenyedia daya IBM.PCIAT yang sangat terasakarena harus mencatu days 2 buah PCL-718, 3bush PCLD-889 clan PCLD-786 perluditambahkan PCXU-205 Slot Expansion Chassisyang mempunyai built-in power supply 150Watt. Untuk menghubungkan control bus, data busserra a~press bus maka pada IBM-PCIAT harusdipasang PCX-795 (Master) Bus Expansion Kitclan pacta PCXU-205 dipasang PCX-795 (Slave)Bus Expansion Kit dimana kedua kit tersebutdihubungkan dengan kabel khusus. Denganmenggunakandriver relay PCLD-786 telah dapatdilakukan pengaturan posisi stepper motor baikdengan langkah 1.8 Deglstep maupun 0.9Deglstep, sedangkan ujicoba simulasi untuk fungsikalang tertutup sistem 1/0 telah dilakukan denganmemasang stepper motor pactaporos potensiometerDC powersupplyTrio model PR-651 kemudiantegangan DC yang dihasilkan dipantau dariPCLD.889 untuk diumpankan ke PCL.718 ADC-12 bit. Dengan software aplikasi dalam Turbo-C

ISSN 0216-3128 Sudiyanto

234 BI/Im/Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah

PPNY.BATAN. Yogyakarla 23.2$ Apri//996

tegangan DC yang dikehendaki ditimbulkan dariPR-561 dapat dipilih dari keyboard, selanjutnyaposisi stepping motor akan memutar potensiometer PR-561 untuk menghasilkan tegangan yangdikehendaki sesuai pemantauan tegangan keiuaranDC oleh PCLD-889 yang diumpankan ke salahsatu kanal AID PCL.718 ADC.12 bit. Untukmelarik sejumlah kanal masukan AID telahdikembangkan perangkat lunak aplikasinya,sedangkan pemilihan faktor penguatannya dapatdiatur dari perangkat lunak atau secara manualdari dip switch, pemilihan nomor card PCLD-889 secaramanual dari jumper jp 16.

MULTIPLEXING MASUKAN ADC~12BIT MENGGUNAKAN PCLD~889

Dalam tehnik otomatisasi sistem

instrumentasi maka proses konversi warta analogke warta digital merupakan bagian yangterpenting, semakin besar jumlah bit ADC-nyaakan semakin teliti kemampuannya mendeteksiperubahan tegangan analog yang masuk clansemakin besar jumlah kanaI masukan ADC nyaakan semakin luas kemampuannya dalampemantauan bagian penting yang dimonitor setiapsaat. PCL-718 buatan AdvanTech adalah sebuahinterface ADC-12 bit High Performance DataAcquisition System Card dengan sejumlah ke-unggulannya seperti 16 buah kanal masukan analog,100 KHz AID Samples with DMA, 2 analog output,16 digital output, 16 digital input, programmablePacerl counter, automatic channel scanning clansejumlah kompatibilitas dengan produk card PCLlainnya seperti PCLD-889 Multiplexer/Prog Gainyang mempunyai kemampuan antara lainmultiplexing 16 buah kanal analog secara individuuntuk satu keluaran, melebarkan kanal analoginput untuk PCL produk hingga 160 kallal, dapatdipilih faktor penguatanigain baik secara manualmaupun software mulai daTi gain 0.5, I, 2, 1O, 50,10O, 200 hingga 100O, acta cold junctionompensation circuit untuk pengukuran langsungthermocouple, acta built-in signal conditioningberfungsi seperti filter, attanuator clan current

shunt serta konektor yang berguna untuk pengga-bunganbertingkat hingga 10 buah PCLD-889.

Telah dilakukan penggabungan 3 buah CLD-889 yang tersusunbertingkat hingga dapat memben-tuk 3X 16 buah masukan AID. PCL-718 dapat dio-perasikan pactaaddressbus Hex 0000 hingga Hex03FO, pacta eksperimen simulasi dipilihberoperasi pada Hex 0320, sedangkanuntukPCLD-889 dipilih address bus Hex 0303. Setiap

interface PCLD-889 mempunyai konektor gandauntuk analog input 16 kanal clan digital output 16kanal yang dapat dihu-bungkan ke PCL.718ADC-12 bit maupun dihu-bungkan ke PCLD-889 lainnya secara bertingkat, selain mempunyaidip switch dengan nomor dari o hingga 7 untukmemilill faktor penguatannya dapat puladioperasikan pengaturan faktor penguatan lewatsoftware aplikasi berkat saling tersambungnyadigital output sistem pemasangan bertingkatPCLD-889 tersebut. PCLD-889 juga dilengkapijPI6 Uumper 16) untuk memilih kanal masukanAID pacta PCL-718 yang jumlahnya 16 buah,dengan demikian setiap penggunaan sebuah PCLD-889 akan menambah 16 buah kanal masukan analogbaru yang dapat diumpankan ke nomor masukanAID PCL-718 yang dipilih dari jp 16. Secarasimulasi telah diuji penggunaanPCLD-889 yangkeI o dengan memilih jp 16 pada posisi ke 9yang berarti ke 16 buah masukan analog pactacard tersebut akan diumpankan ke masukanAID PCL-718 yang ke 10, sehingga dari hasilsimu)asi penyambungan PCLD-889 bertingkattersebut membuka peluang penggandaan lOX 16buah kana) AID untuk setiap penggunaansebuahPCL-718 ADC-12 bit. Eksperimenpenyambungan bertingkat sejumlah PCLD-889temyata menimbul-kan masalah catu daya yangseluruhnya diambil dari IBM.PC/AT yangnampak mulai menurun waktu tanggapnya.Masalah keterbatasan catu daya ini dapatdiatasi dengan penggunaan unit PCXU-205 SlotExpansion Chassis yang mempunyai built-inpower supply 15OWatt yang dapat dihubungkandengan IBM-PC/AT lewat sepasang PCX.795 BusExpansion Kit clan kabel khusus. Pacta eksperimenpenggabungan PCLD-889 bertingkat tiga denganPCL.718 telah dilakukan pemilihan faktor penguat.an baik secara hardware melalui dip switch maupunsecara software, namun demikian untuk menentukanmana yang terbaik yang akan digunakan untukpengendalian instrumentasi MBEmasih diperlukanpengamatanlebih lanjut di lapangan, hal ini pentingmengingat keterbatasan keluaran digital pada PCL-718 yang hanya berjumlah 16 kanal sehingga bilamungkin sebaiknya pemilihan faktor penguatanmelalui dip switch saja agar keluaran digitalnyadapat dipakai untuk pengendalian lain. Khususuntuk akuisisi data ini digunakan sebuah PCL.718sementara untuk pengendalian dengan carll meng.gerakan stepper motor maupun on/off yang dilaku-kIln dari PCLD-786 driver relay dilayani khususdengan sebuah PCL- 718 lain, sehingga secara

Sudiyanto ISSN 0216.3128

Prosiding Pertemuan don Presenlasi J/miah

PPNY.BATAN. Yogyakarla 23.25 April/996 aukul 235

keseluruhan sistem otomatisasi instrumentasi MBEakan menggunakan dua buah PCL-718 ADC-12bit.

PENGA TURAN STEPPER MOTOR &ON/OFF RELAY DENGAN PCLD-786

Pengaturan stepper motor yang seporosdengan potensiometer sistem penyedia daya untukmendukung tegangan tinggi MBE perlu dikendali-kan secara kalang tertutup (close loop) dengan meli-batkan sistem akuisisi yang dijelaskan pada bab.I clan sistem penggerak yang dikendalikan dariPCLD-786 driver relay. Dengan sistem kalangtertutup akan dapat dicapai akuisisi datarenting sistem tegangan tinggi MBE clanpengaturannya secara tepat mendekati sistem realtime mengingat software aplikasi yangdipergunakan adalah Turbo-C dengan interfaceAdvanTech ripe industri yang cukup jelaskarakteristiknya. PCLD-786 driver relaymenyedia-kan fasllitas 8 buah photocouple isolatedsolid state relay module yang dikendalikan darilow byte data bus (DO-D7), dalam eksperimendipilih pada alamat dasar mulai dari Hex 0203,disamping itu masih memiliki 8 buah externalrelay driver yang dikendalikan dari high bytedata bus D8-D15. Tersedia konektor CNIuntuk dihubungkan ke 16 kana! digital outputdari PCL-718, sedangkan konektor CNS untukdihubungkan ke PCLD-786 yang kedua.Pengaturan status on/off relay driver pada kanalyang dike!lcndakidengan memilih status 1/0 yangakan dilanjutkan dengan mengatur status relaynyadengan kuat arus 500 mA. Terdapat dua jenisrelay driver, isolated solid state modul untuk DCclan lainnya untuk AC yang pemilihan kanalnyauntuk masing-masing dilakukan dari CN4,modul AC/DC dad ripe industri berkemampuanoptical isolation, high noise rejection, sedangkanuntuk AC output modul maupun DC outputmodo! masing-masing mempunyai spesifikasiyang lengkap yang dapat dibaca dari AC/DCPower SSR & Relay Driver BoardUser'Manual. Untuk external relay driverdisediakan Vcc +12 Volt, +5 Volt yang dipilihdad CN2, sedangkan pemasangan external relaydipilih dari CN3 mulai dari kanal 8 hingga 15.Dalam pemakaian PCLD-786 untuk mengaturgcrakan stepper motor dapat dipilih dua jenisgerakan searah jarum jam atau kebalikan arahjarum jam. sedangkan besar sudut putamya liar stepdapat dipilih 1.8 deg/step atau yang 0.9 deg/step.Untuk program stepper motor berputar dengan

langkah 1.8 deglstep dapat diprogram denganmemberi status high (I) pacta keempatkutubnyaberturuHurut dalam Hexa Decimal sbb :

- OA, 09, 05, 06 (berputar scarab jarumjam/CW)

- 06, 05, 09, OA (berputar berlawanan arahjarum jam/CCW)

sedangkan untuk langkah !latus sebesar 0.9 deg/stepsebagai berikut :

- OA,08, 09, 0 I, OS,04, 06, 02 (berputar CW)- 02,06,04,05,01,09,08, OA (berputar CCW)

Ujicoba simulasi I/O kalang tertutup dilaboratorium komputasi PPNY meng-gunakansomber tegangan dari Regulated DC PowerSupply Trio model PR-65I dimana porespotensiometemya dilengkapi sebuah stepper motoryang dikendalikan dari PCLD-786, sementara itutegangan DC yang dihasilkan dipantau dariPCLD.889 yang tersusun tiga tingkat. Darikonfigurasi simulasi di alas yang dipandudengan software Turbo-C menunjukan bahwasistem I/O kalang tertutup dengan PCL-718 ADC-12 bit sebagai pusat pengendali menunjukanbasil yang baik, motor stepper telah berputarmencari posisi potensiometer agar power supplyTrio PR-65I mengeluarkanteganganDC sesuaibcsaran tegangan dalam mVolt yang diketikkan dikeyboard IBM-PCI AT. Namun sesuai denganprediksi kekurangan calli daya pacta PC akibatterpasangnya cilIa buah PCL-718, tiga bllahPCLD-889 clan dua buah PCLD-786 nampakbahwa waktu tanggap PC menjadi lamban.Masalah tersebut dapat diatasi denganmengoperasikan PCXU-205 Slot Expansion Chassisyang mempunyai built-in power supply ISO Wattclan sepasang PCX-795 Bus expansion Kitdengan double shielded extansion cable yangmeng-hubungkan sistem ini dengan IBM-PCIATsepanjang I meter.

PCXU.20S SLOT EXPANSION CHASSIS

PCXU-205Slot ExpansionChassismerupa-kan sarana unik untuk menambah jumlah slot padaPC-AT, dilengkapi dengan build-in 150 Wattpower supply clan 5 buah slot PC-AT yangpasif. Agar mampu meningkatkan kualitasslotnya hingga menjadi aktif clan kampatibelseperti PC-AT harus dilengkapi dengan sepasangPCX.795 PC-AT Bus Expansion Kit dimana padaPC-ATnya dilengkapi dengan PCX-795M(Master) clanpacta PCXU-205 dilengkapi dengan

ISSNO216-3128 Sudiyanto

236 Bllku IProsiding Pertemuan dan Prescntasi lImiah

PPNY.BATAN. Yogyakarra 23 - 25 Apri//996

PCX-795S (Slave) dihubungkan dengan doublesheilded expansion cable sepanjang I meterberkonektor D 62 pin serta dua bush ribbon cable32 pin. PCX-795 PC-AT Bus Expansion Kitdirancang untuk memperbanyak jumlah slot pactaPC-AT untuk mengatasi keterbatasan jumlahslot-nya, keunikan sepasang PCX-795 adalahsangat ideal untuk keperluan akuisisi data sertapengendalian sejumlah besar I/O yang harus diukurdan dikendalikan dengan menggunakan sejumlahsistem interface yang tidak bigs terpasangseluruhnya pads slot PC-AT. Berkat built-inbuffering circuit pada PCX-795M yang terpasangpads PC-AT dan PCX-795S pads PCXU-205menjadikan 4 bush slotnya sepenuhnya transparandengan slot dari PC-ATnya baik hardwaremaupun software aplikasi interface-nya. Selain ituPCXU-20S juga mampu memberi catudaya ISOWatt, sehingga keterbatasan catudaya PC.AT saarmengoperasikan sejumlah besar sistem interfacedapat teratasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari data tehnis PCL saar eksperimen meng-gunakan dua bush PCL- 718 ADC-12 bit yangmenyerap days 2X15,S Watt, tiga bush PCLD-889 .

Programmable GainlMux menyerap days3X3.74 Watt, dua buah PCLD-786 Driver Relaymeyerap days 2X18 Watt secara keseluruhanmenyerap catu days PC-AT sekitar 80 Wattmenimbulkan masalah PC-AT dimana waktutanggap seluruh sistem akuisisi danpengendalian menurun dengan jelas. Darisimulasi menggunakan PCLD-889 hinggacard yang ke 10 nampak berfungsi baiksehingga sistem akuisisi mampu dikem-bangkanuntuk lOX16 masukan A/D. PenggunaanPCXU-205 Slot Expansion Chassis dilengkapisepasang PCX-795 PC-AT Bus Expansion Kitaksu memecahkan masalah keterbatasan jumlahslot serra catudaya dari PC-ATnya.

KESIMPULAN

Rancangan sistem interface multi kanaltire industri produk PCL-AdvanTech yangterdiri dari dua buah PCL-718 ADC-12 bit. rigsbllah PCLD.889 Programablc Gain/MlIx dun duabush PCLD-786 Driver Relay yang secarakeseluruhan membentuk 48 masukan ADC-12 bit

dan 32 bush keluaran digital perlu dilengkapi

dengan sebuah PCX-20S Slot Expansion Chassisdan sepasang PCX-795 PC-AT Bus ExpansionKit agar keterbatasan jumlah slot pacta PCIATserta penyedia daya pacta PC-AT nya tidakmenurun yang berakibat menurunnya waktutanggap seluruh sistem.

LAMPI RAN

Lampiran 1. HasHkonvcrsi ND menggunakanPCLD-889

Lampiran II. Hasil Pengendalian OniOffRelay

UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini penulis mengucapkanterima kasih alas bantuan serra partisipasinyadalam menyiapkan eksperimen dan ujiicobaseluruh sistem interface kepada saudara BadiWiyana, segenap staf Kelompok Komputasielektronika PPNY-BATAN.

DAFTAR rUST AKA

I. PCL-718 High Performance DAS Card User'sManual

2. PCLD-889 Programmable GainlMux User'sManual

3. PCLD-786 Power AC/DC SSR&Driver RelayUser's Manual

4. PCXU-20S Slot Expansion Chassis User'sManual

5. PCX-795(M) & PCXUI-795(S) PC-AT BusExpansion Kit User's Manual

6. PC-Based Industrial & Lab AutomationProduc Master Catalog Volume 31

TANYAJAWAB

Sudarti- Apakah perbedaan prinsip Multikanal yang

dirancang dengan prinsip MCA yang biasadiaplikasikan dalam bidang Spektroskopi Nuklir.

- Mclihat kel11arnpuan/hasilinterface I/O 48 kanalterdiri 12 bit dan 32 digital, apakah tidak dapatlangsung mempergunakan PLC yang banyakdijual dipasaran baik produk OMRON,

Sudiyanto ISSN 0216-3128

Pros/ding Perlelllllan dan Prtsel'l/asi Ilmiah

PPN Y.BA TAN, Yogyakarla 23 . 25 April 1996 Bllkltl 237

MITSHUBISI,dB.peraJatantersebutselainlebihmurah juga lebih simple, karaena selain untukprogram loudingnyajuga lebih mudah.

- Apakah sistem pengembangan yang dibuat inibisa mengolah masukan analog 3 -4 mV denganimpedansi 1012 Ohm atau masih diperlukansistem penurun impedansi.

Sudiyanto- Multikanal disini adalal? kanal Glwlog input

mall pun digital output. Di MCA kanal-kanalnya mempunyai tingkat energi yangberbeda-beda, yang biasa dikenal padaspektroskopi nllklir.

- Sistem interface untuk otomatisasi MBE inimenggunakan advanatech. telal? terbeli 2

buah PCL-718 ADC-12 bit, 3 bllah PCLD-889 muxl prog JAK dan 4 buah PCLD-786driver relay, sehingga untuk ganti produk lainsufit dilaksana kan dari segi dana, yanagbe/urn terbefi tinggal PCXU-205 donsepansang PCX-795 pis.- Sistem ini mampu mengolah masukananalog analog dalam orde m Volt berkatprogramable gain don input impedansi yangtinggi. Prog. gain bisa dipilih daarisoftwarelhadware mulai dari 0.5, 1, 2, la, 50,IDO,200 dan 1000 kali.

ISSNO216-3128 Sudiyanto