KOMUNIKASI MODBUS RTU Antara Sensor SHT20 (XY-MD02) dan PLC Omron CP1H dengan Modul CIF11

PENDAHULUAN

Pada era Industri 4.0, pertukaran data secara real-time antara perangkat lapangan (field devices) dan sistem kontrol pusat sangatlah krusial. Modbus RTU adalah salah satu protokol komunikasi serial paling populer di industri karena kesederhanaan, kestabilan, dan interoperabilitasnya.

Pada praktikum ini, Anda akan mempelajari:

1. Dasar teori Modbus RTU (layer fisik, format frame, fungsi code).
2. Cara mengonfigurasi sensor SHT20 model XY-MD02 sebagai Modbus RTU slave.
3. Cara menginstal dan mensetting modul CIF11 di PLC Omron CP1H untuk komunikasi RS-485.
4. Menulis program ladder di CX-Programmer untuk membaca data suhu dan kelembapan.
5. Verifikasi data menggunakan Modbus Poll atau Modbus Slave Simulator.

1. TUJUAN PRAKTIKUM

1. Mahasiswa memahami konsep dasar dan struktur frame Modbus RTU.
2. Mahasiswa dapat menghubungkan SHT20 (XY-MD02) ke port RS-485 PLC Omron CP1H via CIF11.
3. Mahasiswa dapat mengonfigurasi parameter komunikasi (baudrate, parity, stop bit) pada kedua perangkat.
4. Mahasiswa mampu menulis program ladder untuk mengirim permintaan baca register (Function Code 04) dan memroses data hasil bacaan.
5. Mahasiswa dapat memverifikasi dan memecahkan masalah komunikasi bila terjadi error (timeout, illegal data address, dll).

III. LANDASAN TEORI

1. Modbus RTU

Modbus RTU bekerja di lapisan fisik serial (biasanya RS-485 half-duplex) dan lapisan aplikasi. Data dikirim sebagai rangkaian byte dengan format:

[Slave ID][Function][Address Hi][Address Lo][Qty Hi][Qty Lo][CRC Lo][CRC Hi]

• Slave ID (1 byte): alamat perangkat slave (1–247).
• Function Code (1 byte): tipe operasi (contoh: 03=Read Holding, 04=Read Input).
• Data Address (2 byte): alamat register pertama.
• Quantity (2 byte): jumlah register yang dibaca atau ditulis.
• CRC (2 byte): checksum untuk deteksi kesalahan.

Antara frame permintaan (request) dan balasan (response) terdapat jeda minimum 3.5 karakter (t ≈ 4×char_time).

2. RS-485 vs RS-232

• RS-485: Half-duplex, 2 kabel, jarak jauh (~1200 m), banyak node (32).
• RS-232: Full-duplex, 1:1, jarak pendek (~15 m).
  Omron CP1H dengan CIF11 mendukung RS-485; XY-MD02 SHT20 juga memiliki antarmuka RS-485.

3. Sensor SHT20 (XY-MD02)

Sering disebut humidity & temperature sensor, XY-MD02 memiliki:

• Modbus RTU slave, default ID=1.
• Register peta (rajang) untuk suhu dan kelembapan:
  • Input Register 1 (addr=1): data suhu (16 bit signed, ×10)
  • Input Register 2 (addr=2): data kelembapan (16 bit unsigned, ×10)

1. ALAT DAN BAHAN

1. PLC Omron CP1H + modul CIF11 RS-485
2. Sensor SHT20 XY-MD02 (Modbus RTU)
3. Laptop dengan:
   • CX-Programmer (versi kompatibel CP1H)
   • Modbus Poll (atau Modbus Slave Simulator)
4. Kabel RS-485 (twisted pair)
5. Power supply 24 V DC (untuk PLC) dan 5 V DC (untuk sensor jika diperlukan)
6. CP1W-CIF11

CP1W-CIF11 adalah modul komunikasi serial add-on untuk PLC Omron seri CP1H/CP1L/CP1E. Fungsinya mengubah port ekspansi PLC menjadi antarmuka RS-485 half-duplex, yang memungkinkan PLC bertindak sebagai Modbus RTU Master atau Slave, atau protokol serial lainnya yang didukung.

Fitur Utama:

• • • • Antarmuka RS-485, 2-wire half-duplex

      • Kecepatan hingga 115 200 bps

      • Pengaturan parity (None/Even/Odd) via DIP switch

      • Termination resistor internal (120 Ω) dapat diaktifkan

      • Status LED “COMM” untuk indikasi aktivitas serial

• Setting dan Konfigurasi
  • Setting pin 2, 3, dan 6 pada posisi ON

1. DIAGRAM KONEKSI

• Sambungkan A ↔ RDB−, B ↔ RDA−.
• Grounding: GND PLC ↔ GND sensor.

1. PENGATURAN MODBUS RTU
2. Sensor SHT20

• Slave ID: 1
• Baudrate: 9600
• Data bits: 8
• Parity: None
• Stop bits: 1
• Function Code: 04 (Read Input Registers)
• Start Address: 1
• Quantity: 2

2. PLC CP1H CIF11 (via CX-Integrator)

• Buka CX-Integrator, deteksi CIF11.
• Serial Settings: 9600 – 8 – E – 1.
• Mode: RS-485.
• Download ke PLC.

VII. PROGRAM LADDER DI OMRON CP1H

Buka CX-Programmer, buat project CP1H, tambahkan ladder berikut:

VIII. VERIFIKASI DENGAN MODBUS POLL

1. Buka Modbus Poll → Connect COM→ 9600-8-n-1 → Slave ID=1.
2. Setup → Read/Write Definition → FC=04, Address=1, Qty=2.
3. Klik Read → Data suhu (D100) & RH (D101) harus muncul.

1. TUGAS PRAKTIKUM

1. Ubah agar PLC nunjukkan scaled suhu dalam °C (÷10) ke D200.
2. Buat alarm jika suhu > 50 °C (bit B100.00).
3. Tambahkan logika untuk menulis setpoint kelembapan ke sensor (FC06).
4. Dokumentasi: buat laporan minimal 1.200 kata menjelaskan teori, langkah, dan hasil uji.

1. KESIMPULAN

Praktikum ini mengajarkan Anda mulai dari teori Modbus RTU hingga implementasi nyata di lapangan, termasuk pemrograman ladder, troubleshooting komunikasi, dan integrasi sensor. Dengan menguasai materi ini, Anda siap menghadapi tantangan otomasi industri di berbagai sektor.