PoE原先是针对电信和IT网络应用设计,但随着装置采用越来越多的智能设计,以及以太网联机的普及。尽管这项技术还有很长的路要走,但可以预见的是,未来PoE的应用将无可限量。
现场布线在以前算是简单的工作,因为传感器可以用主动或被动这两种方式供电,即使后来出现了PLC和PAC,也无法改善现场的状况。只是PLC和PAC与控制系统网络间的连接变得普遍之后,工程师开始思考,如何能够通过相同的线路提供电源,不论网络是连接到PAC、以太网交换器等网络装置,或是工厂或厂房内的装置,而当以太网络与TCP/IP成为网络标准后,Power over Ethernet(PoE)的概念也因此诞生。
PoE基本知识
有了PoE这项技术,标准以太网联机只要通过一条Cat5缆线就可以同时传输数据和电力。此标准描述两种使用PoE的装置。第一种是“供电设备”(Power Sourcing Equipment,PSE),主要包括中跨转接器和以太网交换器,这类设备可以提供电源(和网络联机)给连接的PoE装置。第二种则称为“受电装置”(Powered Device,PD),包括连到VOIP电话、安全监视器或其它数字装置的存取点等各种装置。
802.3af标准制定两种作业模式:Type A模式,透过相同的10/100Base-T以太网络数据对线来传送电力和数据;Type B模式,透过未使用的对线传送电力。要选择Type A或Type B必须由“供电设备”(PSE)决定,而不是“受电装置”(PD)。在此标准的定义中,PSE可以选用其中任何一种模式,但无法同时使用两种模式。
由于目前许多装置采用不兼容的标准,因此PSE会在提供电力给PD之前先测试其标准兼容性。如果PD不兼容,PSE就不会自动提供电力。每台802.3af兼容装置均内建这项功能,不正确地使用Power over Ethernet时,可以避免不兼容的装置发生故障。
PoE装置内有一个25k欧姆的电阻,用来当作PoE的“识别”。交换器或其它的PSE检测到识别用电阻后,就会自动监测连接的装置,而且只会在成功完成自动监测后开始供电。装置中断时,PSE就会关闭PoE电源。
为何要使用PoE
透过相同的缆线来传送电力和以太网络数据,可以大幅减少作业环境的布线数量。而一般制造工厂的布线成本和布线维护所费不赀。从维护的观点来看,透过Cat5缆线为以太网络装置供电可以大幅改善维护作业。除了降低重新布线的成本以外,使用相同的线组传送电力和数据更能简化维护和疑难排解的程序。缆线中断或其它组件受损时,还能更轻松快速地修复联机。
建置PoE系统
PoE网络系统的设计方式与PoE网络完全相同,设计师只需要部署实体网络,包括路由器、交换器等设备。位在网络外缘的装置称为终端装置,必须每隔约328英尺(100公尺)将电源输入系统,其最长距离与以太网络联机相同。
有了具备PoE功能的以太网络交换器之后,就不再需要使用中端的PoE“电源输入器”。目前市面上有许多体积小巧、坚固耐用的工业环境用机型。
PoE原先是针对电信和IT网络应用设计,但随着装置采用越来越多的智能设计,以及以太网络联机更加普及,让整个解决方案变得更为方便,因此未来大部分连接以太网络的传感器和现场装置也都将内建PoE 功能。
PoE系统设计最佳范例
在工业环境中,具备PoE功能的交换器和其它装置必须采用坚固外壳,且其设计必须适合工厂应用。
设计师必须确定选用的装置采用适当的机壳设计,且符合能在严峻环境中使用的耐高温和耐震规格。此外,工业用的PoE交换器通常必须采用DIN轨座或面板安装设计。
最后,选用装置必须使用24VDC这类可取得的电源,减少电源供应器的出现。此外,请尽可能加入备援电源,以确保外部电源供应器故障时,作业不致中断。
设计师还必须注意非标准PoE装置的使用。随着PoE的演进,出现更多不同类型的设计。还有许多采用“自行设计”,运用不同技巧和供应电压的装置需要特别注意。设计师部署PoE网络时,最好的作法还是坚持使用符合802.3af标准的装置。
连接非PoE装置
许多以太网络都会连接视讯显示终端(VDT)和嵌入式运算装置等装置,这些装置通常不具备PoE功能,但还是需要电源才能运作。比另外提供电源给终端装置更好的作法是,设计师可以使用PoE分电器装置将电力和数据复合讯号分隔开,然后分别输出电力和数据。
PoE未来的发展
Power over Ethernet(PoE)这项技术还有很长的路要走,未来可为许多应用提供无数的联机可能。目前PoE在工业中的应用主要在无线存取点、监视摄影机和机器视觉系统,而传感器应用已是指日可待。
只要工业控制制造商持续采用Power over Ethernet,就会出现越来越多的PoE兼容装置。举例来说,有几间公司现在已经推出具备以太网络功能的传感器。这些传感器不再需要模拟传送器,而且可以直接连接到控制网络。许多工业Fieldbus网络也考虑要纳入802.3af标准,工业PoE应用在未来的发展可说是无可限量。
|