Panduan Memilih MODBUS untuk Otomasi Industri Menggunakan Raspberry Pi Pico

Komunikasi antar perangkat dalam era otomatisasi industri saat ini sangatlah penting. Sistem industri yang semakin kompleks, memungkinkan kebutuhan akan protokol komunikasi yang andal, fleksibel dan kompatibel menjadi semakin meningkat. Salah satu protokol komunikasi yang sering digunakan dalam otomatisasi industri adalah MODBUS. MODBUS digunakan untuk membangun sistem yang diintegrasikan dengan Raspberry Pi Pico.

 

MODBUS adalah protokol komunikasi yang dikembangkan oleh Modicon (sekarang Schneider Electric) pada tahun 1979. Protokol ini dirancang untuk memungkinkan komunikasi antara perangkat elektronik di lingkungan industri, seperti PLC (Programmable Logic Controller), sensor dan perangkat kontrol lainnya. MODBUS sangat populer karena kesederhanaan, fleksibilitas dan kompatibilitasnya dengan berbagai perangkat dan platform, termasuk Raspberry Pi Pico.

 

Varian MODBUS

 

1. MODBUS RTU (Remote Terminal Unit)

MODBUS RTU digunakan dalam komunikasi serial, seperti RS-232 atau RS-485. Varian ini yang paling umum digunakan di lapangan.

2. MODBUS ASCII

Varian lain dari komunikasi serial, yang menggunakan format ASCII untuk transmisi data.

3. MODBUS TCP/IP

MODBUS TCP/IP digunakan dalam jaringan Ethernet, memungkinkan komunikasi antar perangkat melalui jaringan TCP/IP.

 

Mengapa Menggunakan Raspberry Pi Pico?

Raspberry Pi Pico adalah microcontroller berbasis ARM Cortex-M0+ dengan harga yang sangat terjangkau. Raspberry Pi Pico berukuran kecil, namun memiliki performa yang cukup untuk berbagai aplikasi industri, terutama ketika diintegrasikan dengan protokol komunikasi seperti MODBUS.

 

Kelebihan Raspberry Pi Pico

 

1. Harga Terjangkau

Pico adalah microcontroller dengan biaya rendah yang cocok untuk aplikasi industri skala kecil hingga menengah.

2. Portabilitas

Ukurannya yang kecil sehingga mudah diintegrasikan ke dalam berbagai sistem.

3. Dukungan Python (MicroPython)

Raspberry Pi Pico mendukung MicroPython, sehingga mudah untuk diprogram bahkan untuk pemula.

4. GPIO yang Fleksibel

Pico dapat dihubungkan dengan berbagai sensor dan perangkat lain karena memiliki 26 pin GPIO.

 

Jenis - jenis MODBUS untuk Raspberry Pi Pico

 

1. MODBUS RTU

MODBUS RTU adalah pilihan populer untuk aplikasi yang menggunakan komunikasi serial. Raspberry Pi Pico dapat dihubungkan ke perangkat lain melalui protokol MODBUS RTU menggunakan antarmuka serial, seperti RS-485.

Keunggulan

• Sederhana dan mudah diimplementasikan dan tidak membutuhkan banyak konfigurasi.

• Cocok untuk komunikasi jarak jauh dalam lingkungan industri yang menantang.

• Banyak perangkat industri yang mendukung MODBUS RTU.

Implementasi dengan Raspberry Pi Pico

Anda memerlukan modul tambahan seperti RS-485 transceiver untuk menggunakan MODBUS RTU dengan Raspberry Pi Pico. Modul ini akan mengonversi sinyal UART dari Pico menjadi sinyal diferensial yang digunakan oleh RS-485.

 

from machine import UART, Pin

import ustruct

# Konfigurasi UART untuk komunikasi MODBUS RTU

uart = UART(0, baudrate=9600, tx=Pin(0), rx=Pin(1))

# Contoh pengiriman permintaan baca data melalui MODBUS RTU

request = ustruct.pack('>BBHHH', 1, 3, 0, 1, 2)  # Baca register dari alamat 0

uart.write(request)

 

2. MODBUS ASCII

MODBUS ASCII menggunakan format teks ASCII untuk mengirim data. Varian ini lebih mudah dipahami dan digunakan dalam aplikasi yang tidak memerlukan kecepatan tinggi.

Keunggulan

• Data yang dikirim dalam format ASCII lebih mudah dibaca dan didiagnosis.

• Beberapa perangkat lama masih menggunakan MODBUS ASCII.

Implementasi dengan Raspberry Pi Pico

Implementasi MODBUS ASCII mirip dengan RTU, namun data yang dikirim diubah menjadi format ASCII.

 

from machine import UART, Pin

import binascii

# Konfigurasi UART untuk komunikasi MODBUS ASCII

uart = UART(0, baudrate=9600, tx=Pin(0), rx=Pin(1))

# Contoh pengiriman permintaan baca data melalui MODBUS ASCII

request = ":010300000001\r\n"  # Baca register dari alamat 0

uart.write(request.encode())

 

3. MODBUS TCP/IP

MODBUS TCP/IP digunakan dalam jaringan Ethernet dan memberikan fleksibilitas lebih dalam komunikasi antar perangkat pada jaringan yang lebih besar.

Keunggulan

•  Dapat digunakan dalam jaringan yang lebih luas dengan banyak perangkat.

•  Transfer data lebih cepat dibandingkan dengan MODBUS RTU dan ASCII.

Implementasi dengan Raspberry Pi Pico

Anda memerlukan modul tambahan seperti Ethernet atau Wi-Fi. Sebagai contoh, modul ESP8266 atau ESP32 dapat digunakan untuk konektivitas Wi-Fi.

 

import usocket as socket

# Konfigurasi soket untuk komunikasi MODBUS TCP/IP

server_ip = '192.168.1.100'

server_port = 502

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

client.connect((server_ip, server_port))

# Contoh pengiriman permintaan baca data melalui MODBUS TCP/IP

request = b'\x00\x01\x00\x00\x00\x06\x01\x03\x00\x00\x00\x01'  # Baca register dari alamat 0

client.send(request)

response = client.recv(1024)

print(response)

 

Baca juga : Menggunakan CANBUS dalam Proyek Embedded System Berbasis Arduino

 

Faktor yang Perlu Dipertimbangkan Saat Memilih MODBUS

1. Lingkungan Fisik

Jika proyek Anda berada dalam lingkungan industri dengan gangguan elektromagnetik tinggi, seperti pabrik, MODBUS RTU menggunakan RS-485 akan menjadi pilihan yang lebih baik karena sifatnya yang lebih tahan terhadap gangguan.

2. Jarak Komunikasi

Jika perangkat yang berkomunikasi berjarak jauh, seperti di gedung atau area industri yang luas, MODBUS RTU lebih andal karena menggunakan kabel twisted pair. Namun, jika Anda memiliki infrastruktur Ethernet yang baik, MODBUS TCP/IP dapat menjadi pilihan yang lebih fleksibel.

3. Kecepatan Transfer Data

Jika aplikasi Anda memerlukan kecepatan transfer data yang tinggi, seperti dalam pengumpulan data waktu nyata dari sensor, MODBUS TCP/IP adalah pilihan yang lebih sesuai karena kecepatan Ethernet yang tinggi.

4. Kompatibilitas Perangkat

Pastikan perangkat yang akan berkomunikasi dengan Raspberry Pi Pico mendukung varian MODBUS yang Anda pilih. Sebagian besar perangkat industri mendukung MODBUS RTU, tetapi jika Anda menggunakan perangkat yang lebih modern, MODBUS TCP/IP mungkin lebih cocok.

 

Cara Mengimplementasikan MODBUS dengan Raspberry Pi Pico

1. Persiapan Perangkat Keras

• MODBUS RT

Hubungkan Raspberry Pi Pico ke modul RS-485 menggunakan GPIO. Pastikan Anda memiliki koneksi yang stabil dan tahan gangguan.

• MODBUS ASCII

Sama dengan RTU, tetapi Anda perlu memastikan bahwa perangkat yang berkomunikasi mendukung format ASCII.

• MODBUS TCP/IP

Hubungkan Raspberry Pi Pico ke modul Ethernet atau Wi-Fi. Pastikan perangkat berada dalam satu jaringan yang sama.

2. Instalasi Perangkat Lunak

Anda dapat menggunakan MicroPython atau C/C++ SDK untuk memprogram Raspberry Pi Pico. MicroPython lebih disukai karena mudah digunakan dan memiliki dukungan luas untuk komunikasi serial dan jaringan.

3. Pemrograman dan Pengujian

Mulailah dengan mengembangkan skrip sederhana untuk mengirim dan menerima data melalui MODBUS. Uji komunikasi dengan perangkat lain dan pastikan data diterima dengan benar. Perbaiki dan optimalkan kode jika diperlukan.

 

 

 

 

 

 

 

Siap Untuk Membuat Proyek Impianmu Menjadi Kenyataan?

Klik di sini untuk chat langsung via WhatsApp dan dapatkan dukungan langsung dari tim ahli kami!