Zasilanie urządzeń przez Ethernet
| TechnikaEwolucja 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
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
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.
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
