Pada
era digitalisasi industri, kunci kesuksesan dalam otomatisasi pabrik
adalah komunikasi yang efektif antar perangkat. Salah satu protokol
komunikasi yang andal dan efisien adalah MODBUS. MODBUS diciptakan oleh Modicon (sekarang Schneider Electric) pada tahun 1979. MODBUS adalah protokol komunikasi yang digunakan untuk menghubungkan perangkat elektronik. Protokol ini dirancang untuk lingkungan
industri dan memungkinkan perangkat seperti Programmable Logic Controllers
(PLC), sensor, aktuator dan sistem SCADA saling berkomunikasi satu sama lain. MODBUS
mendukung beberapa mode komunikasi, termasuk MODBUS RTU, MODBUS ASCII dan
MODBUS TCP/IP.
Jenis – jenis MODBUS
1. MODBUS RTU
(Remote Terminal Unit)Data dikirimkan dalam format biner dan memungkinkan komunikasi yang
cepat dan andal. MODBUS RTU umumnya digunakan dalam komunikasi serial seperti
RS-232 atau RS-485.
2. MODBUS ASCIIData
dikirimkan dalam format teks ASCII. MODBUS ASCII lebih mudah untuk
dibaca dan di-debug, namun lebih lambat jika dibandingkan dengan MODBUS
RTU. Meskipun lebih mudah untuk dibaca dan di-debug, MODBUS ASCII lebih lambat
dibandingkan MODBUS RTU.
3. MODBUS TCP/IPMODBUS TCP/IP memungkinkan komunikasi MODBUS melalui jaringan Ethernet,
memanfaatkan infrastruktur jaringan modern untuk komunikasi data yang lebih
cepat dan lebih fleksibel.
Manfaat Menggunakan MODBUS dalam Manufaktur 1. Kompatibilitas
UniversalMODBUS adalah protokol open-source. Artinya, hampir semua
perangkat industri mendukungnya. Hal ini membuat integrasi berbagai perangkat
menjadi lebih mudah dan lebih murah.
2. Simpel dan
EfisienProtokol MODBUS mudah diimplementasikan dan tidak memerlukan
banyak pemrosesan daya, sehingga sangat efisien untuk digunakan di lingkungan
industri.
3. FleksibilitasMODBUS dapat digunakan dalam berbagai mode komunikasi (serial, Ethernet) dan
dapat menghubungkan berbagai jenis perangkat, mulai dari sensor sederhana hingga
sistem kontrol yang kompleks.
4.
InteroperabilitasMODBUS adalah standar yang diakui secara luas,
sehingga perangkat dari berbagai produsen dapat berkomunikasi satu sama lain tanpa
masalah kompatibilitas. Baca juga : Jual Komponen MODBUS untuk Otomasi Manufaktur dengan Raspberry Pi Pico
Arsitektur MODBUS
dalam Proyek Manufaktur
Master-Slave
Architecture
MODBUS
beroperasi
dalam arsitektur master-slave, dimana satu perangkat master mengontrol
satu
atau lebih perangkat slave. Perangkat master mengirimkan perintah ke
slave, sedangkan slave akan merespons dengan data atau mengubah status
berdasarkan perintah
tersebut. Perangkat masker adalah PLC, komputer industri, atau sistem
SCADA
yang mengontrol operasi di pabrik. Master mengirimkan perintah dan
menerima
data dari slave. Sedangkan perangkat
slave adalah sensor, aktuator, atau perangkat lain yang menerima
perintah dari
master dan merespons sesuai dengan instruksi yang diterima.
MODBUS Function
Codes
MODBUS menggunakan
function codes untuk mengidentifikasi tindakan yang harus dilakukan oleh slave.
Berikut ini beberapa function codes yang umum digunakan dalam aplikasi manufaktur:
1. Read Coils
(Function Code 01) untuk membaca status ON/OFF dari sekumpulan coil.
2. Read Discrete
Inputs (Function Code 02) untuk membaca status ON/OFF dari sekumpulan input diskrit.
3. Read Holding
Registers (Function Code 03) untuk membaca nilai dari sekumpulan holding register.
4. Write Single
Coil (Function Code 05) untuk mengubah status ON/OFF dari satu coil.
5. Write Single
Register (Function Code 06) untuk menulis nilai ke satu holding register.
Implementasi
MODBUS dalam Manufaktur1. Perencanaan dan
Desain Sistem
Anda
perlu menentukan perangkat apa saja yang akan terhubung,
bagaimana mereka akan berkomunikasi dan fungsi apa saja yang akan
digunakan. Berikut ini langkah-langkah dalam perancangan dan desain
sistem:
• Identifikasi perangkat yang akan digunakan sebagai master dan slave.
Pastikan perangkat mendukung MODBUS dan kompatibel satu sama lain.
• Pilih topologi jaringan yang sesuai dengan kebutuhan Anda. Misalnya,
jaringan bintang, bus, atau ring dapat digunakan tergantung pada ukuran pabrik
dan jumlah perangkat yang terhubung.
• Tentukan parameter komunikasi seperti baud rate, parity, dan
stop bit. Pastikan semua perangkat menggunakan parameter yang sama untuk
memastikan komunikasi yang lancar.
2. Pengaturan
Jaringan dan Pengkabelan
Lakukan pengaturan jaringan dan
pengkabelan. Jika Anda menggunakan MODBUS RTU atau ASCII, Anda akan menggunakan pengkabelan serial
seperti RS-485. Sedangkan untuk MODBUS TCP/IP, Anda memerlukan jaringan Ethernet.
• Pengkabelan
RS-485RS-485 adalah standar pengkabelan yang umum digunakan untuk MODBUS RTU.
RS-485 memungkinkan komunikasi jarak jauh hingga 1200 meter dan mendukung
hingga 32 perangkat dalam satu bus.
• Jaringan
EthernetJika menggunakan MODBUS TCP/IP, pastikan infrastruktur jaringan
Ethernet sudah terpasang dengan baik. Gunakan switch dan router yang andal
untuk mengelola lalu lintas data.
3. Pengaturan
Perangkat dan Konfigurasi MODBUS
Lakukan pengaturan perangkat dan konfigurasi MODBUS. Konfigurasi ini termasuk menentukan alamat slave,
menetapkan function codes dan mengatur parameter komunikasi.
• Penetapan Alamat
SlaveSetiap perangkat slave harus memiliki alamat unik dalam jaringan MODBUS.
Alamat ini digunakan oleh master untuk mengidentifikasi perangkat saat mengirim
perintah.
• Konfigurasi
Function CodesAtur function codes yang akan digunakan oleh setiap perangkat.
Ini termasuk menentukan register mana yang akan dibaca atau ditulis oleh
master.
• Pengaturan
Parameter KomunikasiPastikan semua perangkat di jaringan menggunakan
parameter komunikasi yang sama seperti baud rate, parity dan stop bit.
4. Pengujian dan
Validasi
Terakhir, lakukan pengujian dan
validasi sistem. Pengujian ini berfungsi untuk memastikan bahwa semua perangkat dapat
berkomunikasi dengan baik dan data ditransfer dengan benar.
• Pengujian
KomunikasiUji komunikasi antara master dan setiap slave. Pastikan bahwa
master dapat membaca dan menulis data ke setiap slave sesuai dengan function
codes yang dikonfigurasi.
• Validasi DataPastikan data yang dikirim dan diterima akurat. Lakukan pengujian dengan
berbagai kondisi operasi untuk memastikan sistem dapat menangani beban kerja
yang berbeda.
• Pengaturan
KesalahanIdentifikasi dan atasi kesalahan komunikasi atau masalah jaringan
yang mungkin terjadi selama pengujian. Pastikan semua perangkat bekerja dengan
baik sebelum sistem dioperasikan penuh.
Studi Kasus:
Implementasi MODBUS dalam Otomasi Pabrik
Latar Belakang
Sebuah pabrik
manufaktur ingin meningkatkan efisiensi produksi dengan mengotomatisasi sistem
kontrol mesin mereka. Pabrik tersebut menggunakan berbagai jenis mesin,
termasuk penggerak motor, sensor suhu, dan sistem pengukur tekanan. Semua
perangkat ini perlu berkomunikasi satu sama lain untuk memastikan operasi yang
lancar dan efisien.
Solusi MODBUS
Setelah meninjau
kebutuhan pabrik, diputuskan untuk menggunakan MODBUS RTU sebagai protokol
komunikasi utama. Semua perangkat dihubungkan melalui jaringan RS-485, dengan
PLC bertindak sebagai master dan semua perangkat lain sebagai slave.
• Pengaturan JaringanJaringan RS-485 dikonfigurasi untuk menghubungkan semua perangkat, dengan
panjang total kabel sekitar 800 meter. PLC yang digunakan sebagai master
dikonfigurasi untuk berkomunikasi dengan hingga 20 perangkat slave.
• Pengaturan
PerangkatSetiap perangkat slave diberi alamat unik, dan function codes yang
sesuai dikonfigurasi untuk setiap perangkat. Misalnya, sensor suhu diatur untuk
mengirimkan data suhu ke PLC setiap 10 detik, sementara penggerak motor
dikonfigurasi untuk menerima perintah dari PLC untuk mengatur kecepatan
putaran.
• Pengujian dan
ValidasiSetelah konfigurasi selesai, dilakukan pengujian ekstensif untuk
memastikan bahwa semua perangkat dapat berkomunikasi dengan benar. Pengujian
ini mencakup memantau suhu dan tekanan secara real-time, serta mengontrol
penggerak motor melalui PLC.
Hasil dan
Keuntungan
Implementasi
MODBUS dalam sistem kontrol pabrik ini berhasil meningkatkan efisiensi produksi
sebesar 15%. Operator pabrik kini dapat memantau dan mengontrol semua mesin
dari satu antarmuka, mengurangi waktu henti dan meningkatkan produktivitas. Selain itu, sistem
ini mudah di-upgrade dan diintegrasikan dengan perangkat baru, berkat
fleksibilitas dan kompatibilitas MODBUS.
Tantangan dalam
Implementasi MODBUS1. Kompatibilitas
Perangkat
MODBUS
adalah protokol yang didukung secara luas, namun tidak semua perangkat mendukung
semua mode komunikasi MODBUS. Pastikan untuk memeriksa spesifikasi perangkat
sebelum mengintegrasikannya ke dalam sistem.
2. Pengaturan
Jaringan dan Pengkabelan
Pengaturan
jaringan yang buruk atau pengkabelan yang tidak benar dapat menyebabkan masalah
komunikasi, seperti data yang hilang atau korupsi data. Gunakan kabel
berkualitas tinggi dan pastikan semua koneksi aman.
3. Pengelolaan
Data
MODBUS memiliki
keterbatasan dalam hal kecepatan transfer data dan kapasitas. Anda mungkin perlu
mempertimbangkan protokol komunikasi lain atau menggunakan MODBUS bersama
dengan protokol lain dalam aplikasi
yang memerlukan transfer data besar atau cepat.
4. Keamanan
MODBUS, terutama
versi RTU dan ASCII, tidak memiliki fitur keamanan bawaan. Seiring dengan meningkatnya ancaman siber pada lingkungan
manufaktur modern, penting untuk
mempertimbangkan langkah-langkah keamanan tambahan, seperti enkripsi dan
firewall.
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.
