在工业网络中应用以太网供电技术

自从引入以太网供电技术，它的好处日益突显，在IT领域，它作为一种十分有效的方式为电话提供电源，而且可以驱动远程设备而无需电工在场。最近，在工业应用领域它已经被看成一项创新的技术，可以为远程传感器或是驱动器提供电源；只要在工厂的地上铺设一根电缆就可以为控制或是测量系统供电；连接IP传感器、驱动器和其它设备；为室内或是室外的监控摄像机供电；为火警和其它一些安全设备供电。

什么是PoE？
PoE允许电能和数据同时通过以太网电缆，它可以使设备通过数据电缆得到的电能进行所有的操作。在数据开关和电源驱动设备之间，用电源供电集线器把PoE实施到现存以太网上，在这里电流可以被载入到数据电缆而不会对数据产生干扰。这项创新技术允许工厂地基设计时的灵活性、系统设计时的高效性、设置和执行时的快速响应性、同时也减少了安装费用。

PoE的好处
在工业网络中使用PoE技术的好处包括以下几点：节省时间和开支、使用RPS更加简单，还有安全。
通过在一台工业设备上使用PoE技术，用户可以为许多传感器和驱动器提供冗余电源，而不必使用本地电源或是工业125V直流供电电源供电。没有PoE，传感器就是被动的，数据需要传送很长距离传送到控制点，或是需要安装本地电源来驱动传感器。而使用PoE，一个额外的电源可以被用来为所有的传感器和驱动器供电，只要通过现有一根简单的以太网缆，而不需要多余的支出，或是在工厂的地上布满电源。
在工业环境中使用PoE有一方面是出于安全方面的考虑，尤其是当设备置于爆炸性气体或是易燃性液体中时，这些地方，火花或是高压放电都是十分值得注意的一个问题。使用PoE以后，所有的电源都将是一个流经一根简单数据电缆的低压直流电源，缓解了电源插座和电缆本身的安全问题。POE技术为冲击电流设置软开关而不需要其它的元件。

单点供电
电能损耗意味着工厂中最不愿看到的工作中断。当停电时，使用一个不间断电源或是冗余AB反馈，通过PoE供电的设备将会继续工作。这种100%的即时性对于工业网络来说十分有用。通过安装第n＋1个使用不同电源的产品，用户得到了一个可以为分布式PoE供电设备或网络构架提供单点备用的解决方案，而不用多个电源。

减少墙壁插座
随着操作的增加和扩展，墙壁上的电源也会因为人员、工厂空间和设备的增加而增加。这就会导致随着工作站或工作人员的重新分配或移动而频繁的动用电工来对墙壁插座进行增加和移动。有了PoE，设备离开现存数据电缆的移动和增加变的容易了，节省了时间和金钱。

Phihong公司的PoE解决方案提供的其它优点包括：

易于安装
与市场上其它大多数解决方案不同，Phihong的PoE技术允许执行即插即用。其它网络需要能源管理，在设置安装物之前，需要对PoE设备的端口作为竞争方案的接收电源的优先权进行设置，这种方案很少支持全电源。Phihong的PoE产品即插即用，为盒子之外的每个端口提供全电源传输。

节省开支
当增加或移动电话，不需要电工和重新布线，这本身也节约了成本。Phihong使PoE更加实用，因为全线的PoE解决方案可以使初始的安装成本比市场上其它产品更低。与其它供应商不同，Phihong设计、生产、销售它们自己的产品，所以利润并不需要由从设计到制造等几家公司共同分配。
当PoE一旦正确实施，它可以检测到有效的负载，保护RJ－45设备的遗留物，保护现有的布线结构，支持10/100/1000 Base T；满足通讯和安全标准；防止过载和短路；提供远程管理和监控。以太网是应用最广的局域网技术，再加上PoE的安装简易，它很快成为许多工业网络所需要的最明显的解决方案。

PoE实施的基本要点
PoE技术可以通过以下几种方法来使用：
● 1到24号端口的中跨发射器为每个端口提供全部电源，并且不需要电源管理，为已有的交换机和设备供电。
● 低耗的分配器为那些未被激活的设备而设计。分配器把电能从数据电缆中取出，提供PoE检测和数据分离。
● 使用发射器或是PoE使用8到48端口为交换机或是刀片电源解决方案供电。

有两个主要的基本应用，中跨设备和交换机或是刀片服务器。一个中跨设备可以用来把PoE实施到一个现存的网络中，在那里，电源可以加入到剩余的双绞线上。在以太交换机或是刀片服务器上执行时，PoE被加入到数据线（剩余的可选数据线）上。
PoE通过Cat5双绞线传输－44到－57Vdc/350mA电源，未使用的4+5和7+8或是已使用的1+2和3+6。PoE通过一个简单的电源可以支持1/6/24或是48个终端，一个UPS电源可以为以太网持续供电。只有当PoE使能终端被连接和检测到，电源才会自动的被激活。
无论是用中跨设备还是交换机工作，一个PoE设备从一个主数据变压器或是空闲双绞线上得到电源。交换机在检测发生或是48V供电之前，一直会断开电源。可以使用大量的分布电路或是集成控制器作为简单便宜的应用。

基本的检测涉及到使用电压极限，这在电缆电压低于10V时发生。每个最原始的IEEE规范中，在进行供电之前，供电装置的阻抗必须服从规定范围内的特定电阻和电容的水平。如果没有在规定范围之内，交换机就会断开，48V电源不会供电。一些哑发射器技术因为并不遵循这些基本的检测，所以它们已经被确认为对供电设备具有很大的损害。
PoE标准也包括一些分类选择。当进行合法的设备检测时，分类允许以最大电源进行通讯，这将会被连接到电源发射器上的PoE设备消耗掉。它可以备用来确认供电目标，允许合法设备检测。为了分级，根据对合法设备的扫描进行20V电源供电，根据电流的测量值决定等级。
一旦电源连接到供电设备，它就会经常接受检测以确认它的连接性。在标准范围之内，有两个检测方案可以被用来判断设备是否被移除：DC和AC断开。DC断开应用欧姆定律来判断电流是否降到一个设定值之下。如果在设定值之下，则电源被移除。AC断开靠对输出施加一个低频的AC电流，来测量电压。在有负载情况下，这是不明显的。如果负载被断开，则电压将会上升。这将会被检测到，并在一定周期的时间内，电源被断开。

不管使用哪种断开方案，当电源施加到一个PoE设备上时，负载就会一直被监控，来保证它工作在允许的电压范围之内。一旦“超出范围”的情况被检测到，电源就会被断开。

高电压要求和PoE Plus
现在，一个新的IEEE 802.3任务小组正在致力于生成改进的PoE标准。基于原始的IEEE802.3af标准之上，新的IEEE802.3at已经开始形成，被称为PoEPlus，它将会在功率上被提高，这将会大大影响工业网络的应用。
对于一些工业已过用来说，af的最大值12.9W并不能满足要求。PoEPlus将会允许对更多的设备增加供电，电能至少是30W，可以进一步增加到60W。一些制造商，包括Phihong已经生产了很多产品为高压PoE输电，但是，大多数用户还是选择普通的使用于市场上所有设备的工业标准。
通常，有几种方法可以增加PoE应用的电能，首先是提高电流，最原始的PoE标准限制用户使用350mA，归因于电缆和5类电缆布线系统接插板的限制。正因为此，5类电缆和6类电缆系统的使用变的越来越广泛。这些系统的增加的性能，使低电阻变的很重要。许多制造商将会把这些电缆和连接器认定为500mA。
第二种方法增加了电源电压。现行的标准允许PSE的输出电压为44－57V。这是一个非常宽泛的范围，在实际运行过程中，电源经常是经过精确校正的，其电压可以在这个范围内任意设定。通过在系统中进行这些筹划，就有可能在用户设备上利用优点，得到额外的电能。因为做到了这些，所以，产品在相同的检测方式和保护配置之下仍然服从现在的标准。PD（供电设备）可以检测和使用高电压，就使得在设备上得到42%的电能成为可能。一些厂家为这些设备输电，如一个单端口高压设备传输30W。

安装PoE工业网络
在为高压应用选择PoE时，选择使用相同的设备保护原则如IEEE802.3af标准的供应商十分重要。一些产品声称可以提供PoE兼容，但是只是一个简单的哑发射器，将会对整个系统造成损害。设计者需要一个可以提供响应的检测和断开以避免这些问题的解决方案。
现行的标准已经对电源负载等级进行分类，从1到4。当一个设备被检测到，分级允许以最大电能通讯，这将会被PoE设备消耗掉。等级1、2、3被定义，等级4为未来决策保留。很有可能新的标准将会使用这种分类方法来检测高电能设备。这就为每台PD增加了新的组成部分时PSE检测环路变的复杂。

使用数据和空闲双绞线
现在的标准允许对交换机的空闲或是数据双绞线进行供电。如果在现存网络使用中跨电能发射器来实施PoE，此标准就要求电能必须在空闲双绞线上。
如果您使用空闲和数据双绞线理论上可能使电能成倍增加，但是这就会出现两个问题：
a） 首先是数据和空闲双绞线的阻抗是不同的，因为数据变压器的缘故。这就要求供电设备可以共享输入电流，或是在每个电源上就有独立的电流限制，来保证过载情况的发生，引起电源设备的停车。
b） 第二个问题就是商用可用电源控制计算机系统做连续的检测和连接，这就意味着每个双绞线都会被检测然后连接。PD需要得到足够的电能来保持连接，但是会一直索取这个高电能直至两个双绞线都被连接上。

在工业市场上，可以使用双绞线为一个使用两个不同电源的设备提供冗余电源

其它考虑
考虑到许多的PoE应用，尤其是控制和数据连接性，PoE设备的可靠性十分重要。一个可靠的PoE中跨设备必需经受得住日常的一般考验，例如