Di era digital
saat ini, otomatisasi industri menjadi salah satu aspek paling penting dalam
meningkatkan efisiensi dan produktivitas di sektor manufaktur. Salah satu
komponen penting dalam otomatisasi adalah kemampuan untuk mengintegrasikan
berbagai perangkat dan sistem kontrol dalam satu jaringan komunikasi yang
andal. Oleh karena itu, dibutuhkanlah peran MODBUS, sebuah protokol komunikasi yang banyak
digunakan dalam industri. Raspberry Pi Pico, sebagai
mikrokontroler yang kuat dan serbaguna, menawarkan platform yang cocok untuk
mengimplementasikan MODBUS dalam aplikasi manufaktur. Raspberry Pi Pico
adalah mikrokontroler berbasis RP2040 yang dirancang untuk aplikasi yang
membutuhkan daya rendah, ukuran kecil dan biaya yang efisien. MODBUS adalah
protokol komunikasi serial yang dikembangkan oleh Modicon pada tahun 1979 untuk
digunakan dengan Programmable Logic Controllers (PLC). MODBUS memungkinkan
komunikasi antara perangkat di jaringan serial atau ethernet. Protokol ini
sangat populer dalam industri manufaktur dan otomasi karena kesederhanaannya,
keandalan dan dukungan luas dari berbagai perangkat. MODBUS bekerja
dalam mode master-slave, dimana satu perangkat master mengendalikan satu atau
lebih perangkat slave. Data dikirim dalam bentuk pesan yang berisi informasi
seperti alamat perangkat, kode fungsi, data yang ditransfer dan checksum untuk
verifikasi kesalahan. Baca juga : Panduan Memilih MODBUS untuk Otomasi Industri Menggunakan Raspberry Pi Pico
Varian MODBUS
1. MODBUS RTU
(Remote Terminal Unit)MODBUS RTU beroperasi pada komunikasi serial (RS-232 atau
RS-485) dan menggunakan format biner yang lebih efisien.
2. MODBUS
ASCIIMODBUS ASCII juga menggunakan komunikasi serial, namun data dikirim dalam format
teks ASCII, yang lebih mudah dibaca oleh manusia tetapi kurang efisien
dibandingkan RTU.
3. MODBUS
TCP/IPMODBUS TCP/IP menggunakan jaringan Ethernet dan protokol TCP/IP, memungkinkan
komunikasi yang lebih cepat dan jangkauan yang lebih luas.
Keunggulan
Raspberry Pi Pico pada Implementasi MODBUS dalam Aplikasi Manufaktur
1. Raspberry Pi Pico menawarkan harga yang sangat terjangkau,
sehingga cocok untuk proyek-proyek yang membutuhkan banyak unit.
2. Ukurannya yang kecil memungkinkan integrasi mudah ke dalam
berbagai perangkat atau sistem.
3. Pico dapat dengan mudah terhubung ke
berbagai sensor, aktuator dan perangkat lainnya yang diperlukan dalam aplikasi
manufaktur karena memiliki banyak pin GPIO.
4. Komunitas Raspberry Pi yang besar memberikan dukungan dan sumber
daya yang melimpah untuk mengembangkan aplikasi berbasis MODBUS.
Langkah – langkah Implementasi
MODBUS dengan Raspberry Pi Pico1. Persiapan
Hardware dan Software• Raspberry Pi
Pico
• Modul komunikasi
RS-485 (untuk MODBUS RTU)
• Kabel jumper
• Komputer untuk
pemrograman
• Software Thonny
IDE untuk menulis dan mengunggah kode ke Raspberry Pi Pico
• Perangkat slave
(seperti sensor atau PLC) untuk berkomunikasi dengan Raspberry Pi Pico
2. Menghubungkan
Raspberry Pi Pico dengan Modul RS-485
MODBUS RTU
biasanya menggunakan komunikasi serial melalui RS-485, karena RS-485 mendukung
jarak yang lebih jauh dan lebih banyak perangkat dalam jaringan dibandingkan
dengan RS-232. Berikut ini langkah-langkah untuk menghubungkan Raspberry Pi
Pico dengan modul RS-485:
• Pin TX (GP0)
dari Raspberry Pi Pico dihubungkan ke Pin DI (Data In) pada modul RS-485.
• Pin RX (GP1)
dari Raspberry Pi Pico dihubungkan ke Pin RO (Receive Out) pada modul RS-485.
• Pin GND dari
Raspberry Pi Pico dihubungkan ke Pin GND pada modul RS-485.
• Pin VCC (3.3V)
dari Raspberry Pi Pico dihubungkan ke Pin VCC pada modul RS-485.
3. Instalasi Library MODBUS
Untuk
berkomunikasi menggunakan MODBUS, Anda perlu menginstal library yang sesuai. Di
Python, salah satu library yang populer untuk MODBUS adalah `pyModbus`. Untuk
menginstalnya, Anda dapat menggunakan manajer paket seperti `pip`. Namun, karena
Raspberry Pi Pico tidak memiliki sistem operasi lengkap seperti Raspberry Pi
yang lain, Anda perlu mengunggah library MODBUS ke dalamnya sebagai modul
MicroPython.
import machine
from machine
import UART
import utime
# Konfigurasi UART
uart = UART(0,
baudrate=9600, tx=machine.Pin(0), rx=machine.Pin(1))
def
read_modbus_data():
if uart.any():
response = uart.read()
print(response)
while True:
read_modbus_data()
utime.sleep(1)Kode di atas
adalah contoh sederhana untuk membaca data dari perangkat slave MODBUS melalui
UART. Anda dapat memperluas kode ini untuk menambahkan fungsi master-slave yang
lebih kompleks sesuai kebutuhan aplikasi manufaktur.
4. Konfigurasi
MODBUS sebagai Master atau Slave
Raspberry Pi Pico
dapat dikonfigurasi sebagai master atau slave dalam jaringan MODBUS. Berikut
adalah contoh bagaimana Anda dapat mengonfigurasikan Raspberry Pi Pico sebagai
master untuk membaca data dari slave:
def
modbus_request(slave_id, function_code, start_address, quantity):
request = bytearray(8)
request[0] = slave_id
request[1] = function_code
request[2] = (start_address >> 8)
& 0xFF
request[3] = start_address & 0xFF
request[4] = (quantity >> 8) &
0xFF
request[5] = quantity & 0xFF
crc = calculate_crc(request)
request[6] = crc & 0xFF
request[7] = (crc >> 8) & 0xFF
uart.write(request)
def
calculate_crc(data):
crc = 0xFFFF
for pos in data:
crc ^= pos
for i in range(8):
if (crc & 1) != 0:
crc >>= 1
crc ^= 0xA001
else:
crc >>= 1
return crc
Kode di atas
mengirimkan permintaan ke perangkat slave untuk membaca data dengan fungsi
MODBUS yang relevan.
5. Implementasi
dalam Aplikasi Manufaktur
Setelah mengatur
komunikasi MODBUS, langkah berikutnya adalah menerapkan Raspberry Pi Pico dalam
aplikasi manufaktur. Berikut ini beberapa aplikasi yang dapat diimplementasikan:
• Pemantauan
dan Pengendalian ProsesMenghubungkan Raspberry Pi Pico ke sensor suhu,
tekanan, atau kelembaban untuk memantau kondisi lingkungan dan mengontrol mesin
secara otomatis berdasarkan data real-time.
• Pengumpulan
Data ProduksiMenggunakan MODBUS untuk mengumpulkan data dari berbagai titik
produksi dan mengirimkannya ke sistem manajemen untuk analisis lebih lanjut.
• Sistem Alarm
dan PeringatanMengimplementasikan sistem yang memberikan peringatan atau
alarm ketika parameter produksi berada di luar batas yang telah ditentukan,
menggunakan data dari slave MODBUS.
Studi Kasus:
Penggunaan MODBUS dalam Sistem Manufaktur
Sebagai
studi
kasus, Anda dapat melihat bagaimana Raspberry Pi Pico dengan MODBUS
digunakan
dalam pengendalian sistem HVAC (Heating, Ventilation, and Air
Conditioning) di
sebuah pabrik. Dalam sistem ini, Raspberry Pi Pico berfungsi sebagai
master
yang mengendalikan beberapa slave yang terdiri dari sensor suhu dan
kelembaban serta aktuator untuk mengatur kecepatan kipas dan katup air.
Dengan MODBUS,
Raspberry Pi Pico dapat mengirim perintah ke perangkat slave untuk
mengukur
suhu dan kelembaban di berbagai area pabrik. Data ini kemudian diproses
untuk menentukan
kapan dan bagaimana sistem HVAC harus diaktifkan atau dinonaktifkan,
serta
untuk mengoptimalkan penggunaan energi. Baca juga : Membangun Sistem Otomasi Pabrik dengan MODBUS dan Embedded System Siap Untuk Membuat Proyek Impianmu
Menjadi Kenyataan?
Klik di sini untuk chat langsung via
WhatsApp dan dapatkan dukungan langsung dari tim ahli kami!
Terimakasih telah membaca di Aopok.com, semoga bermanfaat dan lihat juga di situs berkualitas dan paling populer Piool.com, peluang bisnis online Topbisnisonline.com dan join di komunitas Topoin.com.
