wersja mobilna
Online: 526 Środa, 2017.05.24

Technika

Zasilanie urządzeń przez Ethernet

poniedziałek, 04 lutego 2008 10:33

Ewolucja technologii ethernetowych w przemyśle trwa już od kilkunastu lat. Wykorzystanie standardu Power over Ethernet jest kolejnym etapem ich rozwoju i choć ma miejsce dopiero od 2003 roku, technologia ta jest coraz popularniejsza w różnorodnych aplikacjach.

Urządzenia zgodne ze standardem Power over Ethernet pozwalają użytkownikom na zasilanie systemów podłączonych do sieci za pośrednictwem połączenia ethernetowego. PoE zaprojektowano początkowo w celu wykorzystania technologii bezprzewodowej w obszarach, gdzie jej zastosowanie było ograniczone przez wysoki koszt lub brak fizycznej możliwości położenia okablowania elektrycznego. Wykorzystujące ją i podłączone do sieci Ethernet punkty dostępowe mogą być z łatwością przenoszone, gdyż nie wymagają obecności lokalnego źródła zasilania. Niemniej cechy PoE sprawiły, że technologia ta szybko popularyzuje się również w innych aplikacjach, co umożliwia także rozwój produktów z nią zgodnych w przypadku zastosowań przemysłowych.

PoE w przemyśle
Rys. 1. Typowe zastosowania PoE

Nowa technologia ma także duże znaczenie w przypadku zastosowań przemysłowych. Uproszczenie polegające na zasilaniu oraz przesyłaniu danych za pośrednictwem wspólnego kabla pozwala na rozszerzenie zastosowania Ethernetu na nowe, liczne aplikacje. Obecnie istnieją już bezprzewodowe urządzenia dostępowe, telefony VoIP (Voice over IP), kamery monitorujące oraz inne produkty specjalistyczne, które są zgodne z PoE. Wkrótce dołączą do nich prawdopodobnie czujniki i urządzenia sterujące. Ich moc, zgodnie ze standardem PoE, nie może przekraczać 13W, natomiast zdecydowana większość nowoczesnych czujników przemysłowych pobiera mniej niż kilka watów mocy. Prawdopodobnie w przyszłości będzie możliwe zasilenie Ethernet elementów większego systemu SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) oraz takich urządzeń jak niektóre telefony, czy niektórych komputerów osobistych. Dla ekonomicznych, wydajnych sieci przemysłowych, PoE wykazuje dużo większy potencjał niż rozwiązania, które są dostępne obecnie.

W tej chwili głównym zastosowaniem omawianej technologii jest telefonia internetowa VoIP. Jednostka zasilająca systemu telefonicznego znajduje się w węźle dystrybucyjnym, natomiast urządzeniami odbiorczymi są telefony IP na poszczególnych stanowiskach. Prąd oraz dane dostarczane są przez ten sam kabel prowadzący z węzła do urządzeń. Nie istnieje więc potrzeba oddzielnego zasilania każdego stanowiska. Napięcie dostarczane w standardzie PoE to 48VDC, które używane jest w aparatach telefonicznych od wielu lat.

Wykorzystanie istniejącej instalacji

W celu wykorzystania technologii PoE w sieci Ethernet z przełącznikami nieprzystosowanym do zasilania zaprojektowano urządzenie określane jako MPS (Midspan Power Source). Jest to dodatkowy zasilacz, który instaluje się między przełącznikiem ethernetowym a docelowym urządzeniem odbiorczym. Wstawienie MPS jest rozwiązaniem tańszym niż zamiana niekompatybilnego przełącznika na switch obsługujący standard PoE, ale jest to również kolejny element sieci, który może ulec uszkodzeniu i tym samym zwiększa jej awaryjność.

Szczegóły techniczne
Rys. 2. Przesył prądu w skrętce kategorii 5: a)wykorzystanie wolnych par przewodów, b)wykorzystanie par przewodów do przesyłu danych

Do transmisji danych w sieci Ethernet wykorzystuje się dwie z czterech par skręconych przewodów dostępnych w standardowym kablu kategorii 5, który jest obecnie najczęściej używanym rodzajem okablowania do wykonywania połączeń ethernetowych. W technologii PoE prąd przesyłany jest pozostałymi dwoma parami kabli (rys. 2). Urządzenie odbiorcze demultipleksuje prąd ze wspólnych przewodów lub wykorzystuje prąd z oddzielnej pary, pozwalając na normalny przesył danych.

FL PSE 2TX firmy Phoenix Contact jest modułem typu MPS, który może być wykorzystany w istniejących sieciach Ethernet
Bezpieczeństwo urządzeń odbiorczych zapewnia, zgodnie ze standardem 802.3af, wbudowany rezystor 25kΩ. Proces wykrywania urządzenia PoE polega na wysłaniu sygnału kontrolnego przez jednostkę zasilającą i wykryciu odpowiedniego rezystora. Jeśli urządzenie zgodne ze standardem 802.3af zostanie odłączone od sieci, bądź dołączone zostanie niezgodne z PoE, jednostka zasilająca przestanie go zasilać. Warto dodać że PoE wymaga zabezpieczenia nadprądowego, podprądowego oraz dodatkowej ochrony urządzeń odbiorczych przed zakłóceniem na wypadek krótkich wahań napięcia lub przerw w dopływie prądu.

W technologii PoE możliwe jest zdalne wyłączanie lub resetowanie urządzeń za pośrednictwem systemu do nadzoru i zarządzania, takiego jak np. SNMP (Simple Network Management Protocol). Dzięki temu, możliwa jest kontrola urządzeń odbiorczych w sieci przemysłowej.

Podsumowanie

Technologia PoE może zostać zastosowana w stacjach technicznych, kopalniach, systemach komunikacyjnych, budynkach zakładów oraz magazynach. Możliwość pozbycia się drogiego okablowania elektrycznego jest wysoce korzystna w rozległych obiektach przemysłowych, gdzie następują częste zmiany konfiguracji. W obszarach, gdzie budżet jest ograniczony i występuje presja na stały wzrost wydajności, prostota PoE sprawia, że urządzenia tego typu często znajdują uznanie w przypadku rozbudowy sieci.

Grzegorz Michałowski

 

 

Szukaj w serwisie Semicon

zobacz wszystkie Nowe produkty

Specjalizowana płytka rozwojowa dla robotyki

2017-05-24   | Farnell element 14
Specjalizowana płytka rozwojowa dla robotyki

Farnell element14 oferuje nową płytkę projektową BeagleBone Blue opracowaną przez fundację BeagleBoard.org i przeznaczoną do tworzenia aplikacji z obszaru robotyki i pojazdów autonomicznych. BBB bazuje na komputerze BeagleBone i systemie Linux oraz na dodatkowych układach peryferyjnych pozwalających na wygodne sterowanie silnikami, urządzeniami wykonawczymi i odczyt czujników wchodzących w skład robotów.
czytaj więcej

Monitorowanie miniaturowych systemów lutowania na fali

2017-05-24   | Fluke Europe B. V.
Monitorowanie miniaturowych systemów lutowania na fali

Fluke Process Instruments prezentuje najmniejszy na rynku system profilowania termicznego zaprojektowany specjalnie do monitorowania miniaturowych systemów lutowania selektywnego na fali. Datapaq SelectivePaq korzysta z czterech termopar mierzących temperaturę modułu elektronicznego przechodzącego przez fazy nagrzewania wstępnego i lutowania.
czytaj więcej

Nowy numer APA